LED的测试方法
1、前言
半导体发光二极管（ＬＥＤ）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪器|仪表显示、手机背光源、车载光源等场合,白光ＬＥＤ技术也不断地发展,ＬＥＤ在照明领域的应用越来越广泛。过去,对于ＬＥＤ的测试没有较全面的国家标准和行业标准,在生产实践中只能以相对参数为依据,不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大,导致国内ＬＥＤ产业的发展受到很大影响。结合国内外关于ＬＥＤ测试方法的最新标准,基于ＬＥＤ各个应用领域的实际需求,笔者从电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等方面进行了介绍。
2、电特性测试方法
LED是一个由半导体无机材料构成的单极性ＰＮ结二极管,其电压与电流之间的关系称为伏安特性。ＬＥＤ电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压,ＬＥＤ必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作（如图1所示）。通过ＬＥＤ电特性的测试可以获得ＬＥＤ的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流,此外也可以测定ＬＥＤ的最佳工作电功率。
ＬＥＤ电特性的测试一般在相应的恒流恒压源供电下,利用电压电流表进行测试。
3、光特性测试
类似于其它光源,ＬＥＤ光特性的测试主要包括光通量、发光效率、辐射通量、辐射效率、光强、光强分布特性和光谱参数等。
3.1 光通量和光效
光通量的测试有两种方法,即积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测试光通量最精确的方法,但是由于其耗时较长,所以一般采用积分球法测试光通量。现有的积分球法测ＬＥＤ光通量中有两种测试结构,一种是将被测ＬＥＤ放置在球心,另外一种是将其放在球壁。
由于采用积分球法测试光通量时,光源对光的自吸收会对测试结果造成影响。因此,往往需要引入辅助灯（见图３）。
在测得光通量之后,配合电参数测试仪可以测得ＬＥＤ的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。
3.2 光强和光强分布特性
点光源光强在空间各方向均匀分布,在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果不会改变。但是,ＬＥＤ由于其光强分布不一致,使得测试结果随测试距离和探测器孔径而变化。因此,ＣＩＥ－１２７提出了两种推荐测试条件,使得各个ＬＥＤ在同一条件下进行光强测试与评价如图5所示。目前,ＣＩＥ－１２７推荐测试条件已经被各ＬＥＤ制造商和检测机构引用。
3.3 光谱参数
LED的光谱特性参数主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。单色ＬＥＤ的光谱为单一波峰,特性以峰值波长和带宽表示,而白光ＬＥＤ的光谱由多种单色光谱合成。所有ＬＥＤ的光谱特性都可由光谱功率分布表示,白光led光谱功率分布如图6所示。而由ＬＥＤ的光谱功率分布还可计算得到色度参数。
光谱功率分布的测试需要通过分光进行,将各色光从混合的光中区分出来进行测定,一般可以采用棱镜和光栅实现分光。
4 ＬＥＤ开关特性测试
LED开关特性是指ＬＥＤ在通电和断电瞬间的光、电、色变化特性。通过ＬＥＤ开关特性的测试可以获得ＬＥＤ在通断电瞬间的工作状态、物质属性等的变化规律,由此不仅可了解通断电对ＬＥＤ的损耗,也可用以指导ＬＥＤ驱动模块的设计等。
5 颜色特性
LED的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等,ＬＥＤ的颜色特性对白光ＬＥＤ尤为重要。
现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法。分光光度法是通过单色仪分光测得ＬＥＤ光谱功率分布,然后利用色度加权函数积分获得对应色度参数;积分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度参数（见图７）。分光光度法的准确性要大大高于积分法。
6 热学特性
LED的热学特性主要指热阻和结温。热阻是指沿热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光电性能的重要因素。
现有的对ＬＥＤ结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温显微镜或微型热偶测得ＬＥＤ芯片表面的温度并视其为ＬＥＤ的结温,但是准确度不够;另外一种是利用确定电流下的正向偏压与结温之间反比变化的关系来判定ＬＥＤ的结温。
7 可靠性
