摘 要：

　　半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）是新型的發(fā)光體，效率高、體積小、壽命長、電壓低，節(jié)能、環(huán)保，是下一代理想的照明器件。LED光電測(cè)試是檢驗(yàn)LED光電性能的重要手段，相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果是評(píng)價(jià)和反映當(dāng)前我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的依據(jù)。文章結(jié)合有關(guān)LED測(cè)試方法的最新國家標(biāo)準(zhǔn)，介紹了LED光電性能測(cè)試的幾個(gè)主要方面。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體發(fā)光二極管；測(cè)試方法；國家標(biāo)準(zhǔn)；

1、前言

　　半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ＬＥＤ）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈、信號(hào)燈、儀表顯示、手機(jī)背光源、車載光源等場(chǎng)合，白光ＬＥＤ技術(shù)也不斷地發(fā)展，ＬＥＤ在照明領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。過去，對(duì)于ＬＥＤ的測(cè)試沒有較全面的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中只能以相對(duì)參數(shù)為依據(jù)，不同的廠家、用戶、研究機(jī)構(gòu)對(duì)此爭(zhēng)議很大，導(dǎo)致國內(nèi)ＬＥＤ產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到很大影響。結(jié)合國內(nèi)外關(guān)于ＬＥＤ測(cè)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，筆者從電特性、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。

2、電特性測(cè)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(dòng)下才能正常工作（如圖1所示）。通過ＬＥＤ電特性的測(cè)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(cè)定ＬＥＤ的最佳工作電功率。

ＬＥＤ電特性的測(cè)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(cè)試。

3、光特性測(cè)試

　　類似于其它光源，ＬＥＤ光特性的測(cè)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。

3.1 光通量和光效

　　光通量的測(cè)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(cè)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(cè)試光通量。現(xiàn)有的積分球法測(cè)ＬＥＤ光通量中有兩種測(cè)試結(jié)構(gòu)，一種是將被測(cè)ＬＥＤ放置在球心，另外一種是將其放在球壁。

4 ＬＥＤ開關(guān)特性測(cè)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(cè)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(duì)ＬＥＤ的損耗，也可用以指導(dǎo)ＬＥＤ驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)等。

5 顏色特性

　　LED的顏色特性主要包括色品坐標(biāo)、主波長、色純度、色溫及顯色性等，ＬＥＤ的顏色特性對(duì)白光ＬＥＤ尤為重要。

　　現(xiàn)有的顏色特性測(cè)試方法有分光光度法和積分法。分光光度法是通過單色儀分光測(cè)得ＬＥＤ光譜功率分布，然后利用色度加權(quán)函數(shù)積分獲得對(duì)應(yīng)色度參數(shù)；積分法是利用特定濾色片配合光電探測(cè)器直接測(cè)得色度參數(shù)。分光光度法的準(zhǔn)確性要大大高于積分法。

6 熱學(xué)特性

　　LED的熱學(xué)特性主要指熱阻和結(jié)溫。熱阻是指沿?zé)崃魍ǖ郎系臏囟炔钆c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。

　　現(xiàn)有的對(duì)ＬＥＤ結(jié)溫的測(cè)試一般有兩種方法：一種是采用紅外測(cè)溫顯微鏡或微型熱偶測(cè)得ＬＥＤ芯片表面的溫度并視其為ＬＥＤ的結(jié)溫，但是準(zhǔn)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(guān)系來判定ＬＥＤ的結(jié)溫。

7 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由于電阻率較高，且正負(fù)電極距離很短，當(dāng)兩端的靜電電荷累積到一定值時(shí)，這一靜電電壓會(huì)擊穿ＰＮ結(jié)，嚴(yán)重時(shí)可將ＰＮ結(jié)擊穿導(dǎo)致ＬＥＤ失效。因此必須對(duì)ＬＥＤ的靜電敏感度特性進(jìn)行測(cè)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(jī)器模式、器件充電模式來模擬現(xiàn)實(shí)生活中的靜電放電現(xiàn)象。

　　為了觀察ＬＥＤ長期連續(xù)使用時(shí)光性能的變化規(guī)律，需要對(duì)ＬＥＤ進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，通過長期觀察和統(tǒng)計(jì)來獲得ＬＥＤ的壽命參數(shù)。

　　對(duì)于ＬＥＤ環(huán)境特性的試驗(yàn)往往采用模擬ＬＥＤ在應(yīng)用中遇到的各類自然侵襲的方法，一般有高低溫沖擊試驗(yàn)、濕度循環(huán)試驗(yàn)、潮濕試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、沙塵試驗(yàn)、輻照試驗(yàn)、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)、跌落試驗(yàn)、離心加速度試驗(yàn)等。

　　總結(jié)以上測(cè)試方法，半導(dǎo)體發(fā)光二極管測(cè)試方法國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)LED電特性、光學(xué)特性、熱學(xué)特性、靜電特性及壽命測(cè)試都作了相應(yīng)的規(guī)定。

　　對(duì)于電特性測(cè)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(cè)試框圖；對(duì)于光通量測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用2π立體角測(cè)試結(jié)構(gòu)；對(duì)于光強(qiáng)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)引用了CIE-127的推薦條件；此外，對(duì)光譜測(cè)試、熱學(xué)特性測(cè)試、靜電放電敏感度測(cè)試、壽命測(cè)試等都作了明確的規(guī)定。

結(jié)論

　　國家標(biāo)準(zhǔn)的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測(cè)試方法，將其中的科學(xué)適用的方法升級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，很好地消除了各界在LED測(cè)試領(lǐng)域存在的分歧，也使測(cè)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(cè)試技術(shù)引入標(biāo)準(zhǔn)之中。