LED測試方法分析

本文結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于LED測試方法的最新標(biāo)準(zhǔn)，基于LED各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際需求，從電特性、光特性、開關(guān)特性、顏色特性、熱學(xué)特性、可靠性等方面進(jìn)行了介紹。

對于電特性測試，標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了LED正向電壓、反向電壓、反向電流的測試框圖;對于光通量測試，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用2π立體角測試結(jié)構(gòu);對于光強(qiáng)測試，標(biāo)準(zhǔn)引用了CIE-127的推薦條件;此外，對光譜測試、熱學(xué)特性測試、靜電放電敏感度測試、壽命測試等都作了明確的規(guī)定。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測試方法，將其中的科學(xué)適用的方法升級為標(biāo)準(zhǔn)測試方法，很好地消除了各界在LED測試領(lǐng)域存在的分歧，也使測試結(jié)果更加真實(shí)地反映我國LED產(chǎn)業(yè)的整體水平。但是鑒于LED技術(shù)還在處于不斷地發(fā)展之中，國家標(biāo)準(zhǔn)的制定并不是一勞永逸的，應(yīng)當(dāng)時(shí)刻將最新最合適的測試技術(shù)引入標(biāo)準(zhǔn)之中。

　　電特性測試方法

　　LED是一個(gè)由半導(dǎo)體無機(jī)材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管，其電壓與電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。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(如圖1所示)。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。

　　圖1LED伏安特性曲線

　　LED電特性的測試一般在相應(yīng)的恒流恒壓源供電下，利用電壓電流表進(jìn)行測試。

　　光特性測試

　　類似于其它光源，LED光特性的測試主要包括光通量、發(fā)光效率、輻射通量、輻射效率、光強(qiáng)、光強(qiáng)分布特性和光譜參數(shù)等。

　　光通量和光效

　　光通量的測試有兩種方法，即積分球法和變角光度計(jì)法。變角光度計(jì)法是測試光通量最精確的方法，但是由于其耗時(shí)較長，所以一般采用積分球法測試光通量。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，另外一種是將其放在球壁。

　　圖2積分球法測LED光通量

　　由于采用積分球法測試光通量時(shí)，光源對光的自吸收會對測試結(jié)果造成影響。因此，往往需要引入輔助燈(見圖3)。

　　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。

　　光強(qiáng)和光強(qiáng)分布特性

　　圖4LED光強(qiáng)測試中的問題

　　圖4中，點(diǎn)光源光強(qiáng)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)果不會改變。但是，LED由于其光強(qiáng)分布不一致，使得測試結(jié)果隨測試距離和探測器孔徑而變化。因此，CIE-127提出了兩種推薦測試條件，使得各個(gè)LED在同一條件下進(jìn)行光強(qiáng)測試與評價(jià)如圖5所示。目前，CIE-127推薦測試條件已經(jīng)被各LED制造商和檢測機(jī)構(gòu)引用。

　　圖5CIE-127推薦LED光強(qiáng)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，白光LED光譜功率分布如圖6所示。而由LED的光譜功率分布還可計(jì)算得到色度參數(shù)。

　　光譜功率分布的測試需要通過分光進(jìn)行，將各色光從混合的光中區(qū)分出來進(jìn)行測定，一般可以采用棱鏡和光柵實(shí)現(xiàn)分光。

　　圖6白光LED光譜功率分布

　　LED開關(guān)特性測試

　　LED開關(guān)特性是指LED在通電和斷電瞬間的光、電、色變化特性。通過LED開關(guān)特性的測試可以獲得LED在通斷電瞬間的工作狀態(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(dǎo)LED驅(qū)動模塊的設(shè)計(jì)等。