怎樣判斷LED質量?

半導體發光二極體(LED)因其體積小、定向發射光、高亮度、PN接面電特性等特點,從而在品質的評價和檢測方法方面產生許多新的問題。不同的應用場合,決定了對LED產品的效能要求。從光學效能來看,用於顯示的LED,主要是亮度、視角分佈、顏色等引數。用於普通照明的LED,更注重光通量、光束的空間分佈、顏色、顯色特性等引數,而生物應用的LED,則更關心生物有效輻射功率、有效輻射照度等引數。此外,發光二極體既是一種光源,又是一種功率型的半導體器件,因此有關它的質量必須從光學、電學和熱學等諸多方面進行綜合評價。

工具/原料

光學效能:LED的光學效能主要涉及到光譜、光度和色度等方面的效能要求。根據新制定的行業標準“半導體發光二極體測試方法”,主要有發光峰值波長、光譜輻射頻寬、軸向發光強度、光束半強度角、光通量、輻射通量、發光效率、色品座標、相關色溫、色純度和主波長、顯色指數等引數。顯示用的LED,主要是視覺的直觀效果,因此對相關色溫和顯色指數不作要求,而照明用的白光LED,上述兩個引數就尤為重要,它是照明氣氛和效果的重要指標,而色純度和主波長一般沒有要求。
電效能:LED的PN接面電特性,決定了LED在照明應用中區別於傳統光源的電氣效能,即單向非線性導電特性、低電壓驅動以及對靜電敏感等特點。目前主要的測量引數包括正向驅動電流、正向壓降、反向漏電流、反向擊穿電壓和靜電敏感度等。
熱效能:照明用LED發光效率和功率的提高是當前LED產業發展的關鍵問題之一,與此同時,LED的PN接面溫度及殼體散熱問題顯得尤為重要,一般用熱阻、殼體溫度、結溫等引數表示。
輻射安全:目前,國際電工委員會IEC將LED產品等同於半導體鐳射器的要求進行輻射的安全測試和論證。因LED是窄光束、高亮度的發光器件,考慮到其輻射可能對人眼視網膜的危害,因此,對於不同場合應用的LED,國際標準規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產品的輻射安全作為一項強制性的安全要求執行。
可*性和壽命:可*性指標是衡量LED在各種環境中正常工作的能力。在液晶背光源和大螢幕顯示中特別重要。壽命是評價LED產品可用週期的質量指標,通常用有效壽命或終了壽命表示。在照明應用中,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定百分比時所持續的時間。

步驟/方法

首先,測量的標準發光二極體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則測量和計算髮光強度。也就是說,一般情況下發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“發光二極體測量”出版物把LED的強度測試確定為平均強度的概念,並規定了統一的測試結構,包括探測器接收面的大小和測量距離的要求。這樣就為LED的準確測試比對奠定了基礎。雖然CIE的檔案並非國際標準,但目前已得到國際上的普遍認同和採用。我國的LED行業標準與該CIE檔案的方法完全一致。

第二,光度測量感測器的光譜響應目前,在LED測量儀器中所用的光度測量感測器是採用矽光電二極體和相應的視覺光譜響應校正濾光片組成。為了使探測器的光譜響應函式與CIE標準觀察者光譜光視效率函式V(λ)一致,一般需由多片濾光片組成。由於受材料及工藝的限制,某些儀器的感測器在光譜匹配上存在一定的差異,當儀器出廠定標所用的標準源(通常採用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光度量值就會產生明顯的偏差,而且對某些單色LED往往更加明顯。因此應採用光譜響應曲線在各個波長符合度較好的高精度光度探測器,或者採用光譜輻射法測量,並由計算機加權積分,得到準確的測量結果。否則,必須採用LED標準樣管對儀器進行定標或校正,才能得到比較一致的結果。

第三,測量的方向性發光二極體發射光的方向性很強,測量方向的定位將明顯影響測量結果的準確性。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的測試供電驅動中,LED本身結溫的升高對電引數和發光的影響不容忽視。因此,測量時的環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

從國內外現有的LED檢測儀器來看,基本上是針對發光二極體的測試要求。隨著功率型LED的發展,對測試方法的統一和儀器的要求,越來越受到大家的關注。現有的許多測試儀器,對於照明用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,必須根據產品的種類、特性及相關的國內外標準來確定。

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