簡述LED質(zhì)量分析和判斷

半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)因其體積小、定向發(fā)射光、高亮度、PN結(jié)電特性等特點，從而在品質(zhì)的評價和檢測方法方面產(chǎn)生許多新的問題。不同的應(yīng)用場合，決定了對LED產(chǎn)品的性能要求。從光學(xué)性能來看，用于顯示的LED，主要是亮度、視角分布、顏色等參數(shù)。用于普通照明的LED，更注重光通量、光束的空間分布、顏色、顯色特性等參數(shù)，而生物應(yīng)用的LED，則更關(guān)心生物有效輻射功率、有效輻射照度等參數(shù)。此外，發(fā)光二極管既是一種光源，又是一種功率型的半導(dǎo)體器件，因此有關(guān)它的質(zhì)量必須從光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)等諸多方面進行綜合評價。

光學(xué)性能：LED的光學(xué)性能主要涉及到光譜、光度和色度等方面的性能要求。根據(jù)新制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法”，主要有發(fā)光峰值波長、光譜輻射帶寬、軸向發(fā)光強度、光束半強度角、光通量、輻射通量、發(fā)光效率、色品坐標(biāo)、相關(guān)色溫、色純度和主波長、顯色指數(shù)等參數(shù)。顯示用的LED，主要是視覺的直觀效果，因此對相關(guān)色溫和顯色指數(shù)不作要求，而照明用的白光LED，上述兩個參數(shù)就尤為重要，它是照明氣氛和效果的重要指標(biāo)，而色純度和主波長一般沒有要求。

電性能：LED的PN結(jié)電特性，決定了LED在照明應(yīng)用中區(qū)別于傳統(tǒng)光源的電氣性能，即單向非線性導(dǎo)電特性、低電壓驅(qū)動以及對靜電敏感等特點。目前主要的測量參數(shù)包括正向驅(qū)動電流、正向壓降、反向漏電流、反向擊穿電壓和靜電敏感度等。

熱性能：照明用LED發(fā)光效率和功率的提高是當(dāng)前LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，與此同時，LED的PN結(jié)溫度及殼體散熱問題顯得尤為重要，一般用熱阻、殼體溫度、結(jié)溫等參數(shù)表示。

輻射安全：目前，國際電工委員會IEC將LED產(chǎn)品等同于半導(dǎo)體激光器的要求進行輻射的安全測試和論證。因LED是窄光束、高亮度的發(fā)光器件，考慮到其輻射可能對人眼視網(wǎng)膜的危害，因此，對于不同場合應(yīng)用的LED，國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其有效輻射的限值要求和測試方法。目前在歐盟和美國，照明LED產(chǎn)品的輻射安全作為一項強制性的安全要求執(zhí)行。

可*性和壽命：可*性指標(biāo)是衡量LED在各種環(huán)境中正常工作的能力。在液晶背光源和大屏幕顯示中特別重要。壽命是評價LED產(chǎn)品可用周期的質(zhì)量指標(biāo)，通常用有效壽命或終了壽命表示。在照明應(yīng)用中，有效壽命是指LED在額定功率條件下，光通量衰減到初始值的規(guī)定百分比時所持續(xù)的時間。

步驟與方法：

首先，測量的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光二極管的光輻射實際上是一種定向的成像光束，因此不能按照一般教科書中的光度測量規(guī)則測量和計算發(fā)光強度。也就是說，一般情況下發(fā)光強度不能簡單地用探測面上的照度和距離平方反比定律來計算。CIE 127-1997“發(fā)光二極管測量”出版物把LED的強度測試確定為平均強度的概念，并規(guī)定了統(tǒng)一的測試結(jié)構(gòu)，包括探測器接收面的大小和測量距離的要求。這樣就為LED的準(zhǔn)確測試比對奠定了基礎(chǔ)。雖然CIE的文件并非國際標(biāo)準(zhǔn)，但目前已得到國際上的普遍認同和采用。我國的LED行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與該CIE文件的方法完全一致。

第二，光度測量傳感器的光譜響應(yīng)目前，在LED測量儀器中所用的光度測量傳感器是采用硅光電二極管和相應(yīng)的視覺光譜響應(yīng)校正濾光片組成。為了使探測器的光譜響應(yīng)函數(shù)與CIE標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜光視效率函數(shù)V(λ)一致，一般需由多片濾光片組成。由于受材料及工藝的限制，某些儀器的傳感器在光譜匹配上存在一定的差異，當(dāng)儀器出廠定標(biāo)所用的標(biāo)準(zhǔn)源(通常采用2856K鎢絲燈)與所測量的LED管的光譜存在較大差異時，測量的LED光度量值就會產(chǎn)生明顯的偏差，而且對某些單色LED往往更加明顯。因此應(yīng)采用光譜響應(yīng)曲線在各個波長符合度較好的高精度光度探測器，或者采用光譜輻射法測量，并由計算機加權(quán)積分，得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。否則，必須采用LED標(biāo)準(zhǔn)樣管對儀器進行定標(biāo)或校正，才能得到比較一致的結(jié)果。

第三，測量的方向性發(fā)光二極管發(fā)射光的方向性很強，測量方向的定位將明顯影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。尤其在LED的軸向光強測量中，一些儀器沒有對測量LED的方向作限定，這樣就很難保證測量精度。在LED的測試供電驅(qū)動中，LED本身結(jié)溫的升高對電參數(shù)和發(fā)光的影響不容忽視。因此，測量時的環(huán)境溫度及器件的溫度平衡是非常重要的一項測量條件。

注意事項：

從國內(nèi)外現(xiàn)有的LED檢測儀器來看，基本上是針對發(fā)光二極管的測試要求。隨著功率型LED的發(fā)展，對測試方法的統(tǒng)一和儀器的要求，越來越受到大家的關(guān)注。現(xiàn)有的許多測試儀器，對于照明用LED燈的測量將會帶來很多新的問題。因此，在選購和使用LED測量儀器的過程中，必須根據(jù)產(chǎn)品的種類、特性及相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)來確定。