LED測試方法分析

本文結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于LED測試方法的最新標準，基于LED各個應(yīng)用領(lǐng)域的實際需求，從電特性、光特性、開關(guān)特性、顏色特性、熱學特性、可靠性等方面進行了介紹。

對于電特性測試，標準分別規(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，標準規(guī)定采用2π立體角測試結(jié)構(gòu);對于光強測試，標準引用了CIE-127的推薦條件;此外，對光譜測試、熱學特性測試、靜電放電敏感度測試、壽命測試等都作了明確的規(guī)定。

　　國家標準的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測試方法，將其中的科學適用的方法升級為標準測試方法，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，國家標準的制定并不是一勞永逸的，應(yīng)當時刻將最新最合適的測試技術(shù)引入標準之中。

　　電特性測試方法

　　LED是一個由半導(dǎo)體無機材料構(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、光強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法。變角光度計法是測試光通量最精確的方法，但是由于其耗時較長，所以一般采用積分球法測試光通量?，F(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，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。

　　光強和光強分布特性

　　圖4LED光強測試中的問題

　　圖4中，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)果不會改變。但是，LED由于其光強分布不一致，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LED在同一條件下進行光強測試與評價如圖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，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。

　　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)計等。