簡易發(fā)光二極管測試方法

　　本文涉及的測試方法適用于紫外/可見光/紅外發(fā)光二極管及其組件,其芯片測試可以參照進(jìn)行。

　　術(shù)語和定義

　　2.1發(fā)光二極管 LED

　　除半導(dǎo)體激光器外，當(dāng)電流激勵時能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴(yán)格地講，術(shù)語LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見光的二極管;發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管(IRED,Infrared Emitting Diode) ;發(fā)射峰值波長在可見光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管;但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。

　　2.2光軸 Optical axis

　　最大發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度方向中心線。

　　2.3正向電壓VF Forward voltage

　　通過發(fā)光二極管的正向電流為確定值時，在兩極間產(chǎn)生的電壓降。

　　2.4反向電流IR Reverse current

　　加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時，流過發(fā)光二極管的電流。

　　2.5反向電壓VR Reverse voltage

　　被測LED器件通過的反向電流為確定值時，在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。

　　2.6總電容C Capacitance

　　在規(guī)定正向偏壓和規(guī)定頻率下，發(fā)光二極管兩端的電容。

　　2.7開關(guān)時間 Switching time

　　涉及以下概念的最低和最高規(guī)定值是10%和90%，除非特別注明。

　　2.7.1開啟延遲時間td(on) Turn-on delay time

　　輸入脈沖前沿最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最低規(guī)定值之間的時間間隔。

　　2.7.2上升時間tr Rise time

　　輸出脈沖前沿最低規(guī)定值到最高規(guī)定值之間的時間間隔。

　　2.7.3開啟時間ton Turn-on time

　　器件所加輸入脈沖前沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最高規(guī)定值之間的時間間隔

　　ton= td(on)+tr

　　2.7.4關(guān)閉延遲時間td(off) Turn-off delay time

　　器件所加輸入脈沖后沿的最高規(guī)定值到輸出脈沖后沿最高規(guī)定值之間的時間間隔

　　2.7.5下降時間tf Fall time

　　輸出脈沖后沿最高規(guī)定值到最低規(guī)定值之間的時間間隔(見圖1)。

　　圖1 開關(guān)時間 延遲時間

　　2.7.6關(guān)閉時間toff Turn-off time

　　器件所加輸入脈沖后沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖后沿最低規(guī)定值之間的時間間隔。

　　toff =td(off)+tf

　　2.8光通量Φv Luminous flux

　　通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。

　　2.9輻射功率Φe Radiant power

　　通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時，器件光學(xué)窗口發(fā)射的輻射功率。

　　2.10輻射功率效率ηe Radiant power efficiency

　　器件發(fā)射的輻射功率 與器件的電功率(正向電流 乘以正向電壓 )的比值：

　　ηe =Φe/(IF?VF)

　　注：在與其它術(shù)語不會混淆時，可簡稱為輻射效率 (Radiant efficiency)。

　　2.11光通量效率ηv Luminous flux efficiency

　　器件發(fā)射的光通量Φv 與器件的電功率(正向電流 IF乘以正向電壓 VF)的比值：

　　ηv =Φv/(IF?VF)

　　注：在與其它術(shù)語不會混淆時，可簡稱為發(fā)光效率(Luminous efficiency)。

　　2.12發(fā)光(或輻射)空間分布圖及相關(guān)特性

　　2.12.1發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度Iv Luminous(or Radiant) intensity

　　光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光(或輻射)通量，可表示為Iv =dΦ/dΩ。發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度的概念要求假定輻射源是一個點(diǎn)輻射源，或者它的尺寸和光探測器的面積與離光探測器的距離相比是足夠小，在這種情形，光探測器表面的光(或輻射)照度遵循距離平方反比定理，即E=I/d2 。這里I是輻射源的強(qiáng)度，d是輻射源中心到探測器中心的距離。把這種情況稱為遠(yuǎn)場條件。然而在許多應(yīng)用中，測量LED時所用的距離相對較短，源的相對尺寸太大，或者探測器表面構(gòu)成的角度太大，這就是所謂的近場條件。此時，光探測器測量的光(或輻射)照度取決于正確的測量條件。

　　2.12.2平均LED強(qiáng)度 Averaged LED intensity

　　照射在離LED一定距離處的光探測器上的通量Φ與由探測器構(gòu)成的立體角Ω 的比值，立體角可將探測器的面積S除以測量距離d的平方計(jì)算得到。

　　I=Φ/Ω=Φ/(S/d2)

　　CIE推薦標(biāo)準(zhǔn)條件A和B(見7.2.1.2)來測量近場條件下的平均LED強(qiáng)度,可以分別用符號ILED A和ILED B來表示,用符號ILED Ae和ILED Av分別表示標(biāo)準(zhǔn)條件A測量的平均LED輻射強(qiáng)度和平均LED發(fā)光強(qiáng)度。

　　2.12.3發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布圖 Luminous(or Radiant)diagram

　　反映器件的發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布特性(見圖2)：

　　Iv(或Ie)=f(θ)

　　圖2 輻射圖和有關(guān)特性

　　注1：除非另外規(guī)定，發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布應(yīng)該規(guī)定在包括機(jī)械軸Z的平面內(nèi)。

　　注2：如果發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對稱特性，發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布圖　僅規(guī)定一個平面。

　　注3：如果沒有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對稱特性，各種角度θ的發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布應(yīng)有要求，X、Y、Z方向要求可有詳細(xì)規(guī)范定義。

2.12.4半強(qiáng)度角θ1/2 Half-intensity angle

　　在發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形中，發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度大于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度(見圖2)。

　　2.12.5偏差角Δθ Misalignment angle

　　在發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形中，最大發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度方向(光軸)與機(jī)械軸Z之間的夾角(見圖2)。

　　2.13光譜特性

　　2.13.1峰值發(fā)射波長λp Peak-emission wavelength

　　光譜輻射功率最大的波長。

　　2.13.2光譜輻射帶寬Δλ Spectral radiation bandwith

　　光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長間隔。

　　2.13.3光譜功率(能量)分布P(λ) Spectral power distribution

　　在光輻射波長范圍內(nèi)，各個波長的輻射功率分布情況。

　　3 最大額定值

　　3.1 最低和最高儲存溫度(Tstg )

　　3.2 最低和最高工作環(huán)境溫度或管基溫度(Tamb 或Tcase )

　　3.3 最大反向電壓(VR )

　　注：不可用于相互首尾相接的雙管器件。

　　3.4 在25℃環(huán)境或管基溫度時的最大連續(xù)正向電流(IF )和減額定值曲線或減額定值系數(shù)。

　　3.5 在適當(dāng)?shù)胤?，在?guī)定脈沖條件下，在25℃環(huán)境或管基溫度時的最大峰值正向電流(IFM )

　　4 主要光電特性(見表1)

　　5 一般要求

　　5.1 試驗(yàn)條件

　　除非另有規(guī)定，器件的光電參數(shù)測試應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)條件進(jìn)行。

　　5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)大氣條件

　　溫度：15℃～35℃

　　相對濕度：20%～80%

　　氣壓：86kPa～106kPa

　　5.1.2 仲裁試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件

　　溫度：25℃±1℃;

　　相對濕度：48%～52%;

　　氣壓：86kPa～106kPa

　　5.1.3 環(huán)境條件

　　a) 測試環(huán)境應(yīng)無影響測試準(zhǔn)確度的機(jī)械振動和電磁干擾;.

　　b) 除非另有規(guī)定，器件全部光電參數(shù)均應(yīng)在熱平衡下進(jìn)行;

　　c) 測試系統(tǒng)應(yīng)接地良好。

　　5.2 參數(shù)要求

　　除非另有規(guī)定，器件測試應(yīng)采取預(yù)防措施和保持下述公差。雖然在有關(guān)文件中規(guī)定的測試條件嚴(yán)于下述公差，但在一般情況下，應(yīng)遵循下述規(guī)定的條件。

　　a) 偏置條件應(yīng)在規(guī)定值的±3%以內(nèi);

　　b) 輸入脈沖特性，重復(fù)頻率和頻率等的誤差應(yīng)在±10%以內(nèi);

　　c) 測量開關(guān)參數(shù)的誤差應(yīng)在±5%以內(nèi);

　　d) 測量直流電參數(shù)誤差不大于±2%;

　　e) 測量輻射功率的誤差不大于5%;

　　f) 測量峰值輻射波長的誤差不大于±2nm;

　　g) 測量半強(qiáng)度角誤差不大于10%;

　　h) 測量發(fā)光強(qiáng)度誤差不大于25%。

　　6 測試方法

　　測試方法分為：

　　a) 1000類 電特性測試方法

　　--方法1001 正向電壓

　　--方法1002 反向電壓

　　--方法1003 反向電流

　　--方法1004 總電容

　　b) 2000類 光特性測試方法

　　--方法2001 平均LED強(qiáng)度

　　--方法2002 半強(qiáng)度角和偏差角

　　--方法2003 光通量和發(fā)光效率

　　--方法2004 輻射通量和輻射效率

　　--方法2005 峰值發(fā)射波長，光