LED檢測設(shè)備需求升 部分達(dá)領(lǐng)先水平

隨著LED性能的不斷提高，LED的應(yīng)用不斷拓寬，已從指示、顯示發(fā)展到照明。近幾年，在景觀照明、顯示屏、特殊照明及LCD背光源的應(yīng)用，是對(duì)LED檢測設(shè)備的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。LED是一種半導(dǎo)體結(jié)型發(fā)光產(chǎn)品，產(chǎn)品的光、電、熱、壽命等與傳統(tǒng)的鎢絲熱輻射光源、氣體放電光源等有較大的區(qū)別。目前，在實(shí)際應(yīng)用中還有許多問題有待解決，特別是功率型白光LED在照明中的應(yīng)用，無論是LED新產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)過程的品質(zhì)控制還是終端產(chǎn)品的檢驗(yàn)，檢測設(shè)備都是促進(jìn)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要工具。

國際上，LED檢測儀器主要來自于美國、德國和日本等國家。近幾年，我國的LED檢測儀器發(fā)展也非常迅速，已涉及從LED芯片、發(fā)光材料、LED器件、LED燈和燈具等產(chǎn)業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)。在封裝和應(yīng)用方面，我國的產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍龐大，對(duì)檢測儀器的需求也大，尤其近幾年功率型白光LED逐步進(jìn)入照明領(lǐng)域，目前的產(chǎn)品仍然處于初級(jí)階段，產(chǎn)品的光色一致性、可靠性、熱學(xué)管理等還不十分令人滿意，LED產(chǎn)品的在線檢測和分選設(shè)備、熱學(xué)性能檢測儀器、壽命和可靠性試驗(yàn)設(shè)備等是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

產(chǎn)品安全檢測國產(chǎn)設(shè)備基本滿足需求

安全檢測設(shè)備包括電氣安全、材料防火安全以及LED光輻射安全等安全類檢測設(shè)備。電氣安全和材料防火安全等常規(guī)安全類檢測設(shè)備與傳統(tǒng)電器產(chǎn)品類似，已經(jīng)有各種的國產(chǎn)化設(shè)備。目前，國產(chǎn)化設(shè)備基本可以滿足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的需求。

值得一提的是LED光輻射安全檢測設(shè)備。近年來，LED芯片的功率及外量子效率大幅度提高，大功率藍(lán)光LED芯片已廣泛應(yīng)用于普通照明領(lǐng)域。高功率多芯片集成及二次光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由此導(dǎo)致的LED光輻射安全問題越來越引起人們的關(guān)注。歐盟國家已經(jīng)將LED產(chǎn)品光輻射安全納入CE的強(qiáng)制性安全認(rèn)證指標(biāo)。

目前，我國在LED光輻射安全檢測方面走在了世界的前列。在國際照明委員會(huì)CIE，以及國際電工委員會(huì)IEC光輻射安全標(biāo)準(zhǔn)制訂中，中國在LED光輻射安全測量等方面已經(jīng)發(fā)揮主要作用。杭州浙大三色儀器有限公司結(jié)合光電檢測及光生物安全多年的研究基礎(chǔ)，針對(duì)LED光輻射安全檢測已研發(fā)成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化設(shè)備，并作為中國成員參與了目前由5個(gè)國家組成的國際LED光輻射安全的測試對(duì)比試驗(yàn)。6月初在匈牙利首都布達(dá)佩斯召開的CIE中期會(huì)議上，我國浙大三色公司的新提案“照明產(chǎn)品的光生物安全測量”正式獲得各國家代表投票通過，而LED產(chǎn)品的光輻射安全測量是其中的主要內(nèi)容。

應(yīng)用產(chǎn)品性能檢測設(shè)備初步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化

針對(duì)LED應(yīng)用產(chǎn)品的光學(xué)和光電檢測設(shè)備，已基本上實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。目前，在LED行業(yè)應(yīng)用的光強(qiáng)、光通量、色度、電性能等等檢測設(shè)備90%以上是國內(nèi)制造的檢測設(shè)備。某些儀器的性能已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，如LED路燈配光、LED能效和光色性能、LED顯示屏和背光源等的檢測設(shè)備，不僅完全能夠滿足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的需求，而且已經(jīng)有相當(dāng)一部分檢測設(shè)備出口到國外市場，包括PHILIPS照明實(shí)驗(yàn)室、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST等國際高端實(shí)驗(yàn)室。

生產(chǎn)線檢測設(shè)備自動(dòng)化程度待提高

目前，LED芯片在制造中光電性能一致性仍然比較差，主要依靠芯片自動(dòng)分選設(shè)備進(jìn)行檢測分檔。隨著LED在顯示和照明領(lǐng)域的深入應(yīng)用，對(duì)LED芯片分檔的精細(xì)度要求更高。芯片自動(dòng)分選檢測機(jī)是LED產(chǎn)業(yè)中的重要設(shè)備之一，國產(chǎn)化能力還比較差。

在白光LED器件生產(chǎn)中，由于LED芯片的離散、現(xiàn)有的涂粉工藝等，造成LED器件的光色性能離散度較大，為了達(dá)到終端產(chǎn)品性能的一致性，必須對(duì)封裝后的LED器件進(jìn)行分檔。目前，高檔的LED器件分光分色機(jī)仍然需要進(jìn)口。近幾年，隨著LED封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)已有多家單位開發(fā)國產(chǎn)化的設(shè)備，基本能夠滿足國內(nèi)一般市場的需求。

對(duì)LED模塊、陣列及應(yīng)用產(chǎn)品的自動(dòng)在線檢測，目前還缺乏相應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備。國內(nèi)部分單位已開始研制半自動(dòng)設(shè)備，隨著應(yīng)用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的完善和市場的規(guī)范，國產(chǎn)設(shè)備還會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展。

環(huán)境性能試驗(yàn)設(shè)備通用性強(qiáng)應(yīng)用面廣

常規(guī)應(yīng)用于電器產(chǎn)品的環(huán)境性能試驗(yàn)設(shè)備也可以應(yīng)用于LED產(chǎn)品。這一類設(shè)備的通用性強(qiáng)、應(yīng)用面廣，我國已經(jīng)有較多的制造商，因此針對(duì)LED的防塵、淋雨、鹽霧等環(huán)境適應(yīng)性的試驗(yàn)設(shè)備均已有國產(chǎn)化的設(shè)備。環(huán)境性能試驗(yàn)設(shè)備主要針對(duì)戶外用LED燈具產(chǎn)品。

隨著LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)檢測設(shè)備的需求大幅度提升。通過近幾年的發(fā)展，我國LED檢測設(shè)備的國產(chǎn)化已有了很大的提高，部分設(shè)備的技術(shù)甚至達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。我國半導(dǎo)體照明LED技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測設(shè)備的發(fā)展，將有力推動(dòng)LED應(yīng)用產(chǎn)品的技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，也為中國在LED應(yīng)用產(chǎn)品的自主創(chuàng)新和走向國際市場提供重要的支撐。

產(chǎn)品研發(fā)用檢測設(shè)備基礎(chǔ)較好

產(chǎn)品研發(fā)用檢測設(shè)備主要包括：白光照明用熒光粉的測試及分析設(shè)備、LED產(chǎn)品熱性能檢測設(shè)備、LED可靠性和壽命檢測設(shè)備等。

　　熒光粉測試及分析設(shè)備已取得較好成績

熒光粉的光學(xué)性能和效率對(duì)白光LED起著關(guān)鍵的作用。目前在大部分企業(yè)，白光照明用LED產(chǎn)品仍然以提高發(fā)光效率為主要目的，因此，普遍采用氮化鎵藍(lán)光芯片加黃綠色熒光粉的技術(shù)，色溫比較高。而作為夜間照明，尤其是居家照明，往往是需要低色溫的照明產(chǎn)品。目前，低色溫白光LED產(chǎn)品的主要問題之一是紅色熒光粉的性能還不能滿足要求，量子效率普遍較低，只有黃綠光的0.7～0.8左右，紅色熒光粉還有待進(jìn)一步改進(jìn)工藝，提高發(fā)光性能。另外，藍(lán)光LED芯片與熒光粉激發(fā)光譜的最佳匹配，是保證白光LED產(chǎn)品的光色性能一致、提高整體發(fā)光效率的重要工藝。隨著照明白光LED產(chǎn)業(yè)對(duì)熒光粉效率和色度要求的提高，對(duì)熒光粉性能的評(píng)價(jià)及相關(guān)檢測設(shè)備的需求也越來越迫切。今年，工業(yè)與信息化部已將熒光粉檢測設(shè)備的國產(chǎn)化列入國家計(jì)劃項(xiàng)目中，將促進(jìn)能夠真正符合普通照明需求的白光LED產(chǎn)品的發(fā)展。

國內(nèi)在LED用熒光粉檢測設(shè)備的研究方面已經(jīng)有較好的基礎(chǔ)。杭州浙大三色儀器有限公司與石家莊中電科技集團(tuán)第十三研究所已開展了多年的合作研究，國產(chǎn)化的檢測設(shè)備已取得了較好的成果。2008年7月，半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)工作組的相關(guān)專家在石家莊召開的熒光粉標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場測試研討會(huì)上，利用相應(yīng)的檢測設(shè)備對(duì)國內(nèi)的各種LED用熒光粉進(jìn)行量子效率測試分析，為LED用熒光粉標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了重要的驗(yàn)證手段。

　　LED產(chǎn)品熱性能檢測設(shè)備國產(chǎn)化有較大進(jìn)展

LED產(chǎn)品熱性能主要涉及結(jié)溫、熱阻參數(shù)，而熱阻又包含結(jié)-管殼、結(jié)-熱沉、結(jié)-環(huán)境之間的熱阻。對(duì)LED產(chǎn)品各個(gè)界面之間的熱阻進(jìn)行測量，是改進(jìn)LED應(yīng)用產(chǎn)品整體熱學(xué)性能的重要工作。

熱性能檢測儀器是功率型LED研發(fā)和制造中的關(guān)鍵儀器之一，目前歐洲已推出了相應(yīng)的熱學(xué)分析設(shè)備，主要應(yīng)用于LED封裝產(chǎn)品。近幾年，國產(chǎn)化的LED熱性能檢測設(shè)備亦有較大進(jìn)展，如LED-200熱學(xué)性能綜合分析系統(tǒng)，不僅檢測LED的結(jié)溫、熱阻參數(shù)，還可以同時(shí)檢測LED器件在各種結(jié)溫下的光譜、光度、色度、輻射度及電性能等動(dòng)態(tài)參數(shù)，為功率型LED綜合性能的檢測提供了極好的平臺(tái)。

LED可靠性和壽命檢測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)體系正在建設(shè)中

LED器件的可靠性和壽命是應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)最關(guān)注的核心問題。而LED產(chǎn)品具有上萬小時(shí)的壽命，按照實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行“點(diǎn)燈”試驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。因此，必須針對(duì)半導(dǎo)體照明器件LED的光衰退的機(jī)理進(jìn)行壽命的加速試驗(yàn)。近幾年，國內(nèi)一直在探索LED壽命的加速試驗(yàn)方法及相應(yīng)的實(shí)時(shí)加速試驗(yàn)、檢測設(shè)備，半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)工作組也已開展相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)研究。

由于加速試驗(yàn)的溫度較高，一般的光電測量裝置無法進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。因此，針對(duì)半導(dǎo)體照明器件的壽命試驗(yàn)，通常是基于傳統(tǒng)的高溫試驗(yàn)，將LED器件置于高溫箱內(nèi)進(jìn)行高溫試驗(yàn)后，再取出進(jìn)行離線式的光電檢測，熱應(yīng)力加速試驗(yàn)與光、電、顏色等性能測試分離，無法保證測試結(jié)果的實(shí)時(shí)性與同步性，對(duì)于光功率衰減與色溫漂移難以進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，其壽命準(zhǔn)確性與可靠性難以保證。工業(yè)和信息化部半導(dǎo)體照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組已于2006年組織LED器件行業(yè)協(xié)會(huì)和石家莊中國電子科技集團(tuán)第十三研究所等近十家企業(yè)研究制訂測試方法標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)LED器件封裝及系統(tǒng)失效機(jī)理，適用于半導(dǎo)體照明的快速可靠性壽命，快速可靠性壽命評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等科學(xué)理論體系開展了前期的研究工作，目前標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中。

2008年底，杭州浙大三色儀器有限公司與中國電子科技集團(tuán)第十三研究所針對(duì)多溫區(qū)的實(shí)時(shí)測量設(shè)備開展研究，目前已有初步的成果，可以明顯縮短加速溫度應(yīng)力的步進(jìn)試驗(yàn)時(shí)間。國際上，日本和美國也都非常重視LED器件壽命的加速試驗(yàn)方法。