半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）是新型的發(fā)光體,，電光效率高,、體積小、壽命長,、電壓低,、節(jié)能和環(huán)保，是下一代理想的照明器件,。LED光電測試是檢驗(yàn)LED光電性能的重要而且唯一的手段,，相應(yīng)的測試結(jié)果是評價(jià)和反映當(dāng)前我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的依據(jù),。制定LED光電測試方法的標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一衡量LED產(chǎn)品光電性能的重要途徑，是使測試結(jié)果真實(shí)反映我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的前提,。本文結(jié)合最新的LED測試方法的國家標(biāo)準(zhǔn),，介紹了LED的光電性能測試的幾個(gè)主要方面。
一,、引言
半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈,、信號燈、儀表顯示,、背光源,、車載光源等場合，尤其是白光LED技術(shù)的發(fā)展,，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛,。但是過去對于LED的測試沒有較全面的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中只能以相對參數(shù)為依據(jù),，不同的廠家,、用戶、研究機(jī)構(gòu)對此爭議很大,，導(dǎo)致國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重影響,。因此，半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生,。
二,、LED測試方法
基于LED各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際需求，LED的測試需要包含多方面的內(nèi)容,，包括：電特性,、光特性、開關(guān)特性,、顏色特性,、熱學(xué)特性、可靠性等,。
1,、電特性
LED是一個(gè)由半導(dǎo)體無機(jī)材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管，它是半導(dǎo)體PN結(jié)二極管中的一種,，其電壓-電流之間的關(guān)系稱為伏安特性,。由圖1可知，LED電特性參數(shù)包括正向電流,、正向電壓,、反向電流和反向電壓，LED必須在合適的電流電壓驅(qū)動(dòng)下才能正常工作。通過LED電特性的測試可以獲得LED的最大允許正向電壓,、正向電流及反向電壓,、電流，此外也可以測定LED的最佳工作電功率,。
圖1：LED伏安特性曲線
LED電特性的測試一般利用相應(yīng)的恒流恒壓源供電下利用電壓電流表進(jìn)行測試,。
2、光特性
類似于其它光源,，LED光特性的測試主要包括光通量和發(fā)光效率,、輻射通量和輻射效率、光強(qiáng)和光強(qiáng)分布特性和光譜參數(shù)等,。
（1）光通量和光效
有兩種方法可以用于光通量的測試,，積分球法和變角光度計(jì)法。變角光度計(jì)法是測試光通量的最精確的方法,，但是由于其耗時(shí)較長,，所以一般采用積分球法測試光通量。如圖2所示,，現(xiàn)有的積分球法測LED光通量中有兩種測試結(jié)構(gòu),，一種是將被測LED放置在球心，另外一種是放在球壁,。
圖2：積分球法測LED光通量
此外,，由于積分球法測試光通量時(shí)光源對光的自吸收會(huì)對測試結(jié)果造成影響，因此,，往往引入輔助燈,，如圖3所示。
圖3：輔助燈法消除自吸收影響
在測得光通量之后,，配合電參數(shù)測試儀可以測得LED的發(fā)光效率,。而輻射通量和輻射效率的測試方法類似于光通量和發(fā)光效率的測試。
?。?）光強(qiáng)和光強(qiáng)分布特性
圖4：LED光強(qiáng)測試中的問題
如圖4所示,，點(diǎn)光源光強(qiáng)在空間各方向均勻分布，在不同距離處用不同接收孔徑的探測器接收得到的測試結(jié)果都不會(huì)改變,，但是LED由于其光強(qiáng)分布的不一致使得測試結(jié)果隨測試距離和探測器孔徑變化,。因此，CIE-127提出了兩種推薦測試條件使得各個(gè)LED在同一條件下進(jìn)行光強(qiáng)測試與評價(jià),，目前CIE-127條件已經(jīng)被各LED制造商和檢測機(jī)構(gòu)引用,。
圖5：CIE-127推薦LED光強(qiáng)測試條件
（3）光譜參數(shù)
LED的光譜特性參數(shù)主要包括峰值發(fā)射波長,、光譜輻射帶寬和光譜功率分布等,。單色LED的光譜為單一波峰，特性以峰值波長和帶寬表示，而白光LED的光譜由多種單色光譜合成,。所有LED的光譜特性都可由光譜功率分布表示,，而由LED的光譜功率分布還可計(jì)算得到色度參數(shù)。
光譜功率分布的測試需要通過分光進(jìn)行,，將各色光從混合的光中區(qū)分出來進(jìn)行測定,，一般可以采用棱鏡和光柵實(shí)現(xiàn)分光。
圖6：白光LED光譜功率分布
3,、開關(guān)特性
LED開關(guān)特性是指LED通電和斷電瞬間的光,、電、色變化特性,。通過LED開關(guān)特性的測試可以獲得LED在通斷電瞬間工作狀態(tài),、物質(zhì)屬性等的變化規(guī)律，由此不僅可了解通斷電對LED的損耗,，也可用以指導(dǎo)LED驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)等,。
4、顏色特性O(shè)Nq=bI*
LED的顏色特性主要包括色品坐標(biāo),、主波長,、色純度、色溫及顯色性等,，LED的顏色特性對白光LED尤為重要,。
現(xiàn)有的顏色特性測試方法有分光光度法和積分法。如圖7所示：分光光度法是通過單色儀分光測得LED光譜功率分布,，之后利用色度加權(quán)函數(shù)積分獲得對應(yīng)色度參數(shù),；積分法是利用特定濾色片配合光電探測器直接測得色度參數(shù)；分光光度法的準(zhǔn)確性要大大高于積分法,。
圖7：LED顏色特性測試方法
5,、熱學(xué)特性
LED的熱學(xué)特性主要指熱阻和結(jié)溫。熱阻是指沿?zé)崃魍ǖ郎系臏囟炔钆c通道上耗散的功率之比,。結(jié)溫是指LED的PN結(jié)溫度,。LED的熱阻和結(jié)溫是影響LED光電性能的重要因素。
現(xiàn)有的對LED結(jié)溫的測試一般有兩種方法：一種是采用紅外測溫顯微鏡或微型熱偶測得LED芯片表面的溫度并視其為LED的結(jié)溫,，但是準(zhǔn)確度不夠,；另外一種是利用確定電流下的正向偏壓與結(jié)溫之間反比變化的關(guān)系來判定LED的結(jié)溫。
6,、可靠性
LED的可靠性包括靜電敏感度特性,、壽命、環(huán)境特性等,。
靜電敏感度特性是指LED能承受的靜電放電電壓,。某些LED由于電阻率較高,，且正負(fù)電極距離很短，若兩端的靜電電荷累積到一定值時(shí),，這一靜電電壓會(huì)擊穿PN結(jié),，嚴(yán)重時(shí)可將PN結(jié)擊穿導(dǎo)致LED失效，因此必須對LED的靜電敏感度特性進(jìn)行測試,，獲得LED的靜電放電故障臨界電壓,。目前一般采用人體模式、機(jī)器模式,、器件充電模式來模擬現(xiàn)實(shí)生活中的靜電放電現(xiàn)象,。
為了觀察LED在長期連續(xù)使用情況下光性能的變化規(guī)律，需要對LED進(jìn)行抽樣試驗(yàn),，通過長期觀察和統(tǒng)計(jì)獲得LED壽命參數(shù),。
對于LED環(huán)境特性的試驗(yàn)往往采用模擬LED在應(yīng)用中遇到的各類自然侵襲，一般有：高低溫沖擊試驗(yàn),、濕度循環(huán)試驗(yàn),、潮濕試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn),、沙塵試驗(yàn),、輻照試驗(yàn)、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn),、跌落試驗(yàn),、離心加速度試驗(yàn)等。
三,、國家標(biāo)準(zhǔn)的制定
總結(jié)以上測試方法,，半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法國家標(biāo)準(zhǔn)對LED電特性、光學(xué)特性,、熱學(xué)特性,、靜電特性及壽命測試都作了相應(yīng)的規(guī)定。
對于電特性測試,，標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了LED正向電壓,、反向電壓、反向電流的測試框圖,；對于光通量測試,，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用2π立體角測試結(jié)構(gòu)；對于光強(qiáng)測試,，標(biāo)準(zhǔn)引用了CIE-127的推薦條件,；此外，對光譜測試,、熱學(xué)特性測試,、靜電放電敏感度測試,、壽命測試等都作了明確的規(guī)定。
四,、結(jié)論
國家標(biāo)準(zhǔn)的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測試方法,，將其中的科學(xué)適用的方法升級為標(biāo)準(zhǔn)測試方法,，很好地消除了各界在LED測試領(lǐng)域存在的分歧,，也使測試結(jié)果更加真實(shí)地反映我國LED產(chǎn)業(yè)的整體水平。但是鑒于LED技術(shù)還在處于不斷地發(fā)展之中,，國家標(biāo)準(zhǔn)的制定并不是一勞永逸的,，應(yīng)當(dāng)時(shí)刻將最新最合適的測試技術(shù)引入標(biāo)準(zhǔn)之中。