LED的测试方法

摘 要：

　　半导体发光二极管（LED）是新型的发光体，效率高、体积小、寿命长、电压低，节能、环保，是下一代理想的照明器件。LED光电测试是检验LED光电性能的重要手段，相应的测试结果是评价和反映当前我国LED产业发展水平的依据。文章结合有关LED测试方法的最新国家标准，介绍了LED光电性能测试的几个主要方面。

关键词：半导体发光二极管；测试方法；国家标准；

1、前言

　　半导体发光二极管（ＬＥＤ）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、手机背光源、车载光源等场合，白光ＬＥＤ技术也不断地发展，ＬＥＤ在照明领域的应用越来越广泛。过去，对于ＬＥＤ的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内ＬＥＤ产业的发展受到很大影响。结合国内外关于ＬＥＤ测试方法的最新标准

基于ＬＥＤ各个应用领域的实际需求，笔者从电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等方面进行了介绍。

2、电特性测试方法

　　LED是一个由半导体无机材料构成的单极性ＰＮ结二极管，其电压与电流之间的关系称为伏安特性。ＬＥＤ电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，ＬＥＤ必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作（如图1所示）。通过ＬＥＤ电特性的测试可以获得ＬＥＤ的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定ＬＥＤ的最佳工作电功率。

ＬＥＤ电特性的测试一般在相应的恒流恒压源供电下，利用电压电流表进行测试。

3、光特性测试

　　类似于其它光源，ＬＥＤ光特性的测试主要包括光通量、发光效率、辐射通量、辐射效率、光强、光强分布特性和光谱参数等。

3.1 光通量和光效

　　光通量的测试有两种方法，即积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测试光通量最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。现有的积分球法测ＬＥＤ光通量中有两种测试结构，一种是将被测ＬＥＤ放置在球心，另外一种是将其放在球壁。

4 ＬＥＤ开关特性测试

　　LED开关特性是指ＬＥＤ在通电和断电瞬间的光、电、色变化特性。通过ＬＥＤ开关特性的测试可以获得ＬＥＤ在通断电瞬间的工作状态、物质属性等的变化规律，由此不仅可了解通断电对ＬＥＤ的损耗，也可用以指导ＬＥＤ驱动模块的设计等。

5 颜色特性

　　LED的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等，ＬＥＤ的颜色特性对白光ＬＥＤ尤为重要。

　　现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法。分光光度法是通过单色仪分光测得ＬＥＤ光谱功率分布，然后利用色度加权函数积分获得对应色度参数；积分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度参数。分光光度法的准确性要大大高于积分法。

6 热学特性

　　LED的热学特性主要指热阻和结温。热阻是指沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比；结温是指ＬＥＤ的ＰＮ结温度。ＬＥＤ的热阻和结温是影响ＬＥＤ光电性能的重要因素。

　　现有的对ＬＥＤ结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温显微镜或微型热偶测得ＬＥＤ芯片表面的温度并视其为ＬＥＤ的结温，但是准确度不够；另外一种是利用确定电流下的正向偏压与结温之间反比变化的关系来判定ＬＥＤ的结温。

7 可靠性

　　LED的可靠性包括静电敏感度特性、寿命、环境特性等。静电敏感度特性是指ＬＥＤ能承受的静电放电电压。某些ＬＥＤ由于电阻率较高，且正负电极距离很短，当两端的静电电荷累积到一定值时，这一静电电压会击穿ＰＮ结，严重时可将ＰＮ结击穿导致ＬＥＤ失效。因此必须对ＬＥＤ的静电敏感度特性进行测试，获得ＬＥＤ的静电放电故障临界电压。目前，一般采用人体模式、机器模式、器件充电模式来模拟现实生活中的静电放电现象。

　　为了观察ＬＥＤ长期连续使用时光性能的变化规律，需要对ＬＥＤ进行抽样试验，通过长期观察和统计来获得ＬＥＤ的寿命参数。

　　对于ＬＥＤ环境特性的试验往往采用模拟ＬＥＤ在应用中遇到的各类自然侵袭的方法，一般有高低温冲击试验、湿度循环试验、潮湿试验、盐雾试验、沙尘试验、辐照试验、振动和冲击试验、跌落试验、离心加速度试验等。

　　总结以上测试方法，半导体发光二极管测试方法国家标准对LED电特性、光学特性、热学特性、静电特性及寿命测试都作了相应的规定。

　　对于电特性测试，标准分别规定了LED正向电压、反向电压、反向电流的测试框图；对于光通量测试，标准规定采用2π立体角测试结构；对于光强测试，标准引用了CIE-127的推荐条件；此外，对光谱测试、热学特性测试、静电放电敏感度测试、寿命测试等都作了明确的规定。

结论

　　国家标准的制定总结了现有LED的测试方法，将其中的科学适用的方法升级为标准测试方法，很好地消除了各界在LED测试领域存在的分歧，也使测试结果更加真实地反映我国LED产业的整体水平。但是鉴于LED技术还在处于不断地发展之中，国家标准的制定并不是一劳永逸的，应当时刻将最新最合适的测试技术引入标准之中。