led测试方法解析

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
积分球法测led光通量
由于采用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，往往需要引入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。
3.2.光强和光强分布特性
光强测试中的问题
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不会改变。但是，led由于其光强分布不一致，使得测试结果随测试距离和探测器孔径而变化。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如图5所示。目前，cie-127推荐测试条件已经被各led制造商和检测机构引用。
推荐led光强测试条件
3.3.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，白光led光谱功率分布如图6所示。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。
白光led光谱功率分布
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。