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LED光电特性的测试方案

导读: LED光电测试是检验LED光电性能的重要而且唯一的手段,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。制定LED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径,是使测试结果真实反映我国LED产业发展水平的前提。

  一、引言

  LED光电测试是检验LED光电性能的重要而且唯一的手段,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。制定LED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径,是使测试结果真实反映我国LED产业发展水平的前提。本文结合最新的LED测试方法的国家标准,介绍了LED的光电性能测试的几个主要方面。

  二、LED测试方法

  基于LED各个应用领域的实际需求,LED的测试需要包含多方面的内容,包括:电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。

  1、电特性

  LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管,它是半导体PN结二极管中的一种,其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图1可知,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。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。

  

  图1:LED伏安特性曲线。

  LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。

  2、光特性

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

  (1)光通量和光效

  有两种方法可以用于光通量的测试,积分球法和变角光度计法。变角光度计法是测试光通量的最精确的方法,但是由于其耗时较长,所以一般采用积分球法测试光通量。如图2所示,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,另外一种是放在球壁。

  

  图2 :积分球法测LED光通量。

  此外,由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响,因此,往往引入辅助灯,如图3所示。

  

  图3:辅助灯法消除自吸收影响。

  在测得光通量之后,配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。

  (2)光强和光强分布特性

  

  图4:LED光强测试中的问题。

  如图4所示,点光源光强在空间各方向均匀分布,在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变,但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。因此,CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价,目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。

  

  图5:CIE-127推荐LED光强测试条件。

  (3)光谱参数

  LED的光谱特性参数主要包括峰值发射波长、光谱辐射带宽和光谱功率分布等。单色LED的光谱为单一波峰,特性以峰值波长和带宽表示,而白光LED的光谱由多种单色光谱合成。所有LED的光谱特性都可由光谱功率分布表示,而由LED的光谱功率分布还可计算得到色度参数。

  光谱功率分布的测试需要通过分光进行,将各色光从混合的光中区分出来进行测定,一般可以采用棱镜和光栅实现分光。

  

  图6:白光LED光谱功率分布。

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