LED的测验办法及国家规范的拟定(图)
摘要：半导体发光二极管（LED）是新式的发光体，电光功率高、体积小、寿数长、电压低、节能和环保，是下一代抱负的照明器材。
一、导言
半导体发光二极管（LED）现已被广泛使用于指示灯、信号灯、外表显现、手机背光源、车载光源等场合，尤其是白光LED技能的开展，LED在照明范畴的使用也越来越广泛。可是曩昔关于LED的测验没有较全面的国家规范和行业规范，在生产实践中只能以相对参数为根据，不同的厂家、用户、研究组织对此争议很大，导致国内LED工业的开展遭到严峻影响。因而，半导体发光二极管测验办法国家规范应运而生。
二、LED测验办法
根据LED各个使用范畴的实践需求，LED的测验需求包含多方面的内容，包含：电特性、光特性、开关特性、色彩特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性
LED是一个由半导体无机资料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的联系称为伏安特性。由图1可知，LED电特性参数包含正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED有必要在适宜的电流电压驱动下才干正常作业。经过LED电特性的测验能够取得LED的最大答应正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也能够测定LED的最佳作业电功率。
图1 LED伏安特性曲线
LED电特性的测验一般使用相应的恒流恒压源供电下使用电压电流表进行测验。
类似于其它光源，LED光特性的测验首要包含光通量和发光功率、辐射通量和辐射功率、光强和光强散布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效
有两种办法能够用于光通量的测验，积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测验光通量的最准确的办法，可是因为其耗时较长，所以一般选用积分球法测验光通量。如图2所示，现有的积分球法测LED光通量中有两种测验结构，一种是将被测LED放置在球心，别的一种是放在球壁。
图2 积分球法测LED光通量
此外，因为积分球法测验光通量时光源对光的自吸收会对测验成果形成影响，因而，往往引进辅佐灯，如图3所示。
图3 辅佐灯法消除自吸收影响
在测得光通量之后，合作电参数测验仪能够测得LED的发光功率。而辐射通量和辐射功率的测验办法类似于光通量和发光功率的测验。
（2）光强和光强散布特性
图4 LED光强测验中的问题
如图4所示，点光源光强在空间各方向均匀散布，在不同间隔处用不同接纳孔径的探测器接纳得到的测验成果都不会改动，可是LED因为其光强散布的不一致使得测验成果随测验间隔和探测器孔径改变。因而，CIE-127提出了两种引荐测验条件使得各个LED在同一条件下进行光强测验与点评，现在CIE-127条件现已被各LED制造商和检测组织引证。
图5 CIE-127引荐LED光强测验条件
（3）光谱参数
LED的光谱特性参数首要包含峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率散布等。单色LED的光谱为单一波峰，特性以峰值波长和带宽表明，而白光LED的光谱由多种单色光谱组成。一切LED的光谱特性都可由光谱功率散布表明，而由LED的光谱功率散布还可核算得到色度参数。
光谱功率散布的测验需求经过分光进行，将各色光从混合的光中区分出来进行测定，一般能够选用棱镜和光栅完成分。
图6 白光LED光谱功率散布
3、开关特性
LED开关特性是指LED通电和断电瞬间的光、电、色改变特性。经过LED开关特性的测验能够取得LED在通断电瞬间作业状况、物质特点等的改变规则，由此不仅可了解通断电对LED的损耗，也可用以辅导LED驱动模块的规划等。
4、色彩特性
LED的色彩特性首要包含色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等，LED的色彩特性对白光LED尤为重要。
现有的色彩特性测验办法有分光光度法和积分法。如图7所示：分光光度法是经过单色仪分光测得LED光谱功率散布，之后使用色度加权函数积分取得对应色度参数；积分法是使用特定滤色片合作光电探测器直接测得色度参数；分光光度法的准确性要大大高于积分法。
图7 LED色彩特性测验办法
5、热学特性
LED的热学特性首要指热阻和结温。热阻是指沿暖流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比。结温是指LED的PN结温度。LED的热阻和结温是影响LED光电功能的重要因素。
现有的对LED结温的测验一般有两种办法：一种是选用红外测温显微镜或微型热偶测得LED芯片外表的温度并视其为LED的结温，可是准确度不行；别的一种是使用确认电流下的正向偏压与结温之间反比改变的联系来断定LED的结温。
6、可靠性
LED的可靠性包含静电敏感度特性、寿数、环境特性等。
静电敏感度特性是指LED能接受的静电放电电压。某些LED因为电阻率较高，且正负电极间隔很短，若两头的静电电荷累积到必定值时，这一静电电压会击穿PN结，严峻时可将PN结击穿导致LED失效，因而有必要对LED的静电敏感度特性进行测验，取得LED的静电放电毛病临界电压。现在一般选用人体形式、机器形式、器材充电形式来模仿现实生活中的静电放电现象。
为了调查LED在长时间接连使用情况下光功能的改变规则，需求对LED进行抽样实验，经过长时间调查和计算取得LED寿数参数。
关于LED环境特性的实验往往选用模仿LED在使用中遇到的各类天然侵袭，一般有：高低温冲击实验、湿度循环实验、湿润实验、盐雾实验、沙尘实验、辐照实验、振荡和冲击实验、下跌实验、离心加速度实验等。
三、国家规范的拟定
总结以上测验办法，半导体发光二极管测验办法国家规范对LED电特性、光学特性、热学特性、静电特性及寿数测验都作了相应的规则。
关于电特性测验，规范别离规则了LED正向电压、反向电压、反向电流的测验框图；关于光通量测验，规范规则选用2π立体角测验结构；关于光强测验，规范引证了CIE-127的引荐条件；此外，对光谱测验、热学特性测验、静电放电敏感度测验、寿数测验等都作了清晰的规则。
四、定论
国家规范的拟定总结了现有LED的测验办法，将其间的科学适用的办法晋级为规范测验办法，很好地消除了各界在LED测验范畴存在的不合，也使测验成果愈加真实地反映我国LED工业的全体水平。可是鉴于LED技能还在处于不断地开展之中，国家规范的拟定并不是一了百了的，应当时间将最新最适宜的测验技能引进规范之中。
