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1、LED光電性能測試上網(wǎng)時間:2009-06-25來源:中國LED網(wǎng)中心議題:LED的測試方法LED測試標準的制定解決方案:測試LED的電特性、光特性、開關特性、顏色特性、熱學特性、可靠性半導體發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)被廣泛應用于指示燈、信號燈、儀表顯示、手機背光、車載光源等場合,尤其是白光LED技術的發(fā)展,LED在照明領域的應用也越來越廣泛。但是過去對于LED的測試沒有較全面的國家標準和行業(yè)標準,在生產(chǎn)實踐中只能以相對參數(shù)為依據(jù),不同的廠家、用戶、研究機構(gòu)對此爭議很大,導致國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴重影響。因此,半導體發(fā)光二極管測試
2、方法國家標準應運而生。LED測試方法基于LED各個應用領域的實際需求,LED的測試需要包含多方面的內(nèi)容,包括:電特性、光特性、開關特性、顏色特性、熱學特性、可靠性等。1、電特性LED是一個由半導體無機材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管,它是半導體PN結(jié)二極管中的一種,其電壓-電流之間的關系稱為伏安特性。由圖1可知,LED電特性參數(shù)包括正向電流、正向電壓、反向電流和反向電壓,LED必須在合適的電流電壓驅(qū)動下才能正常工作。通過LED電特性的測試可以獲得LED的最大允許正向電壓、正向電流及反向電壓、電流,此外也可以測定LED的最佳工作電功率。L
3、ED電特性的測試一般利用相應的恒流恒壓源供電下利用電壓電流表進行測試。2、光特性類似于其它光源,LED光特性的測試主要包括光通量和發(fā)光效率、輻射通量和輻射效率、光強和光強分布特性和光譜參數(shù)等。(1)光通量和光效有兩種方法可以用于光通量的測試,積分球法和變角光度計法。變角光度計法是測試光通量的最精確的方法,但是由于其耗時較長,所以一般采用積分球法測試光通量。如圖2所示,現(xiàn)有的積分球法測LED光通量中有兩種測試結(jié)構(gòu),一種是將被測LED放置在球心,另外一種是放在球壁。圖2積分球法測LED光通量此外,由于積分球法測試光通量時光源對光的自吸收
4、會對測試結(jié)果造成影響,因此,往往引入輔助燈,如圖3所示。圖3輔助燈法消除自吸收影響在測得光通量之后,配合電參數(shù)測試儀可以測得LED的發(fā)光效率。而輻射通量和輻射效率的測試方法類似于光通量和發(fā)光效率的測試。(2)光強和光強分布特性圖4LED光強測試中的問題如圖4所示,點光源光強在空間各方向均勻分布,在不同距離處用不同接收孔徑的探測器接收得到的測試結(jié)果都不會改變,但是LED由于其光強分布的不一致使得測試結(jié)果隨測試距離和探測器孔徑變化。因此,CIE-127提出了兩種推薦測試條件使得各LED在同一條件下進行光強測試與評價,目前CIE-127條
5、件已經(jīng)被各LED制造商和檢測機構(gòu)引用。圖5CIE-127推薦LED光強測試條件(3)光譜參數(shù)LED的光譜特性參數(shù)主要包括峰值發(fā)射波長、光譜輻射帶寬和光譜功率分布等。單色LED的光譜為單一波峰,特性以峰值波長和帶寬表示,而白光LED的光譜由多種單色光譜合成。所有LED的光譜特性都可由光譜功率分布表示,而由LED的光譜功率分布還可計算得到色度參數(shù)。光譜功率分布的測試需要通過分光進行,將各色光從混合的光中區(qū)分出來進行測定,一般可以采用棱鏡和光柵實現(xiàn)分光測定。圖6白光LED光譜功率分布3、開關特性LED開關特性是指LED通電和斷電瞬間的光、
6、電、色變化特性。通過LED開關特性的測試可以獲得LED在通斷電瞬間工作狀態(tài)、物質(zhì)屬性等的變化規(guī)律,由此不僅可了解通斷電對LED的損耗,也可用以指導LED驅(qū)動模塊的設計等。4、顏色特性LED的顏色特性主要包括色品坐標、主波長、色純度、色溫及顯色性等,LED的顏色特性對白光LED尤為重要。現(xiàn)有的顏色特性測試方法有分光光度法和積分法。如圖7所示:分光光度法是通過單色儀分光測得LED光譜功率分布,之后利用色度加權函數(shù)積分獲得對應色度參數(shù);積分法是利用特定濾色片配合光電探測器直接測得色度參數(shù);分光光度法的準確性要大大高于積分法。圖7LED顏色
7、特性測試方法5、熱學特性LED的熱學特性主要指熱阻和結(jié)溫。熱阻是指沿熱流通道上的溫度差與通道上耗散的功率之比。結(jié)溫是指LED的PN結(jié)溫度。LED的熱阻和結(jié)溫是影響LED光電性能的重要因素?,F(xiàn)有的對LED結(jié)溫的測試一般有兩種方法:一種是采用紅外測溫顯微鏡或微型熱偶測得LED芯片表面的溫度并視其為LED的結(jié)溫,但是準確度不夠;另外一種是利用確定電流下的正向偏壓與結(jié)溫之間反比變化的關系來判定LED的結(jié)溫,這種方法較復雜。6、可靠性LED的可靠性包括靜電敏感度特性、壽命、環(huán)境特性等。靜電敏感度特性是指LED能承受的靜電放電電壓。某些LED由
8、于電阻率較高,且正負電極距離很短,若兩端的靜電電荷累積到一定值時,這一靜電電壓會擊穿PN結(jié),嚴重時可將PN結(jié)擊穿導致LED失效,因此必須對LED的靜電敏感度特性進行測試,獲得LED的靜電放電故障臨界電壓。目前一般采用人體模式、機器模式