簡(jiǎn)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(diǎn)，從而在品質(zhì)的評(píng)價(jià)和檢測(cè)方法方面產(chǎn)生許多新的問(wèn)題。不同的應(yīng)用場(chǎng)合，決定了對(duì)LED產(chǎn)品的性能要求。從光學(xué)性能來(lái)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(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

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(cè)試方法”，主要有發(fā)光峰值波長(zhǎng)、光譜輻射帶寬、軸向發(fā)光強(qiáng)度、光束半強(qiáng)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(zhǎng)、顯色指數(shù)等參數(shù)。顯示用的LED，主要是視覺(jué)的直觀效果，因此對(duì)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(gè)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(zhǎng)一般沒(méi)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(dòng)以及對(duì)靜電敏感等特點(diǎn)。目前主要的測(cè)量參數(shù)包括正向驅(qū)動(dòng)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(wèn)題之一，與此同時(shí)，LED的PN結(jié)溫度及殼體散熱問(wèn)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(guó)際電工委員會(huì)IEC將LED產(chǎn)品等同于半導(dǎo)體激光器的要求進(jìn)行輻射的安全測(cè)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(duì)人眼視網(wǎng)膜的危害，因此，對(duì)于不同場(chǎng)合應(yīng)用的LED，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其有效輻射的限值要求和測(cè)試方法。目前在歐盟和美國(guó)，照明LED產(chǎn)品的輻射安全作為一項(xiàng)強(qiáng)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(píng)價(jià)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(shí)所持續(xù)的時(shí)間。

步驟與方法：

首先，測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光二極管的光輻射實(shí)際上是一種定向的成像光束，因此不能按照一般教科書(shū)中的光度測(cè)量規(guī)則測(cè)量和計(jì)算發(fā)光強(qiáng)度。也就是說(shuō)，一般情況下發(fā)光強(qiáng)度不能簡(jiǎn)單地用探測(cè)面上的照度和距離平方反比定律來(lái)計(jì)算。CIE 127-1997“發(fā)光二極管測(cè)量”出版物把LED的強(qiáng)度測(cè)試確定為平均強(qiáng)度的概念，并規(guī)定了統(tǒng)一的測(cè)試結(jié)構(gòu)，包括探測(cè)器接收面的大小和測(cè)量距離的要求。這樣就為L(zhǎng)ED的準(zhǔn)確測(cè)試比對(duì)奠定了基礎(chǔ)。雖然CIE的文件并非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但目前已得到國(guó)際上的普遍認(rèn)同和采用。我國(guó)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(cè)量傳感器的光譜響應(yīng)目前，在LED測(cè)量?jī)x器中所用的光度測(cè)量傳感器是采用硅光電二極管和相應(yīng)的視覺(jué)光譜響應(yīng)校正濾光片組成。為了使探測(cè)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(cè)量的LED管的光譜存在較大差異時(shí)，測(cè)量的LED光度量值就會(huì)產(chǎn)生明顯的偏差，而且對(duì)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(gè)波長(zhǎng)符合度較好的高精度光度探測(cè)器，或者采用光譜輻射法測(cè)量，并由計(jì)算機(jī)加權(quán)積分，得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。否則，必須采用LED標(biāo)準(zhǔn)樣管對(duì)儀器進(jìn)行定標(biāo)或校正，才能得到比較一致的結(jié)果。

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

注意事項(xiàng)：

從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的LED檢測(cè)儀器來(lái)看，基本上是針對(duì)發(fā)光二極管的測(cè)試要求。隨著功率型LED的發(fā)展，對(duì)測(cè)試方法的統(tǒng)一和儀器的要求，越來(lái)越受到大家的關(guān)注?，F(xiàn)有的許多測(cè)試儀器，對(duì)于照明用LED燈的測(cè)量將會(huì)帶來(lái)很多新的問(wèn)題。因此，在選購(gòu)和使用LED測(cè)量?jī)x器的過(guò)程中，必須根據(jù)產(chǎn)品的種類、特性及相關(guān)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。