結(jié)合國(guó)內(nèi)外led燈珠測(cè)試方法的最新標(biāo)準(zhǔn)，基于led燈珠應(yīng)用的實(shí)際要求，介紹了led燈珠的電學(xué)特性、光學(xué)特性、開關(guān)特性、顏色特性、熱學(xué)特性和可靠性。
對(duì)于電氣特性的測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了led燈珠直流電壓、反向電壓、反向電流的測(cè)試框圖；光通量測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用2π立體角測(cè)試結(jié)構(gòu)；對(duì)于光強(qiáng)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)引用了CIE-127的推薦條件；此外，還有光譜測(cè)試、熱特性測(cè)試、靜電放電敏感度測(cè)試、壽命測(cè)試等。都有明確的定義。

國(guó)標(biāo)的制定總結(jié)了現(xiàn)有的led燈珠測(cè)試方法，將科學(xué)適用的方法升級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，消除了led燈珠測(cè)試領(lǐng)域的差異，使測(cè)試結(jié)果更加真實(shí)地反映了我國(guó)led燈珠行業(yè)的整體水平。但鑒于led燈珠技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定并不是一勞永逸的，標(biāo)準(zhǔn)中總要引入最新最合適的檢測(cè)技術(shù)。

電氣特性測(cè)試方法

led燈珠是由半導(dǎo)體無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的單極PN結(jié)二極管，其電壓與電流的關(guān)系稱為伏安特性。led燈珠的電特性參數(shù)包括正向電流、直流電壓、反向電流和反向電壓。led燈珠必須由適當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷候?qū)動(dòng)才能正常工作(如圖1所示)。通過測(cè)試led燈珠的電氣特性，可以得到led燈珠的最大允許直流電壓、正向電流、反向電壓和電流。此外，還可以測(cè)量led燈珠的最佳工作電功率。

發(fā)光二極管伏安特性曲線

圖1發(fā)光二極管的伏安特性曲線

led燈珠的電特性一般是在相應(yīng)的恒流恒壓源供電下，用電壓電流表進(jìn)行測(cè)試。

光學(xué)特性測(cè)試

與其他光源類似，led燈珠光特性的測(cè)量主要包括光通量、發(fā)光效率、輻射通量、輻射效率、光強(qiáng)、光強(qiáng)分布特性和光譜參數(shù)。

以及光通量和發(fā)光效率。

測(cè)量光通量的方法有兩種，即積分球法和變角光度計(jì)法。角度光度計(jì)是測(cè)試光通量最精確的方法，但由于耗時(shí)較長(zhǎng)，一般采用積分球法測(cè)試光通量。現(xiàn)有的積分球法測(cè)量led燈珠光通量有兩種測(cè)試結(jié)構(gòu)，一種是將被測(cè)led燈珠放置在球體中心，另一種是放置在球體壁上。

積分球法測(cè)量led燈珠光通量

圖2積分球法測(cè)量led燈珠光通量

積分球法測(cè)量光通量時(shí)，光源對(duì)光的自吸收會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。因此，經(jīng)常需要引入輔助燈(見圖3)。

輔助燈法消除自吸收效應(yīng)

圖3輔助燈法消除自吸收效應(yīng)

測(cè)量光通量后，可以用電參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量led燈珠的發(fā)光效率。輻射通量和輻射效率的測(cè)試方法與光通量和發(fā)光效率的測(cè)試方法類似。

和光強(qiáng)分布特性。

led燈珠光強(qiáng)測(cè)試中存在的問題
在圖4中，點(diǎn)光源的光強(qiáng)均勻分布在空間的各個(gè)方向，不同距離不同接收孔徑的探測(cè)器接收到的檢測(cè)結(jié)果不會(huì)發(fā)生變化。但是，由于led燈珠的光強(qiáng)分布不一致，測(cè)試結(jié)果會(huì)隨著測(cè)試距離和探測(cè)器孔徑的不同而不同。因此，CIE-127提出了兩個(gè)推薦的測(cè)試條件，以便在相同的條件下測(cè)試和評(píng)估每個(gè)led燈珠的光強(qiáng)，如圖5所示。目前，CIE-127推薦測(cè)試條件已被各led燈珠廠商和測(cè)試機(jī)構(gòu)引用。

CIE-127推薦的led燈珠光強(qiáng)測(cè)試條件

圖5CIE-127推薦的led燈珠光強(qiáng)度測(cè)試條件

3個(gè)光譜參數(shù)

led燈珠的光譜特性參數(shù)主要包括峰值發(fā)射波長(zhǎng)、光譜輻射帶寬和光譜功率分布。單色led燈珠的光譜是單峰，其特征用峰值波長(zhǎng)和帶寬來表示，而白光led燈珠的光譜是由多個(gè)單色光譜組成的。所有發(fā)光二極管的光譜特性可以由光譜功率分布來表示。白光led燈珠的光譜功率分布如圖6所示。還可以從led燈珠的光譜功率分布計(jì)算色度參數(shù)。

光譜功率分布的測(cè)試需要通過分光來進(jìn)行，可以將每種顏色的光從混合光中分離出來進(jìn)行測(cè)量。一般可以用棱鏡和光柵來實(shí)現(xiàn)分光。

白光led燈珠光譜功率分布

圖6白光led燈珠的光譜功率分布

led燈珠開關(guān)特性測(cè)試

led燈珠的開關(guān)特性是指led燈珠在通電和斷電瞬間的光、電、色變化特性。通過對(duì)led燈珠開關(guān)特性的測(cè)試，可以得到通電和斷電瞬間led燈珠工作狀態(tài)和材料性能的變化規(guī)律，不僅可以了解斷電對(duì)led燈珠造成的損耗，還可以指導(dǎo)led燈珠驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)。


顏色特征

led燈珠的顏色特性主要包括色度坐標(biāo)、主波長(zhǎng)、色純度、色溫和顯色性等。led燈珠的顏色特性對(duì)于白光led燈珠尤為重要。

現(xiàn)有的顏色特性測(cè)試方法包括分光光度法和積分法。分光光度法是通過單色儀測(cè)量led燈珠的光譜功率分布，然后通過對(duì)色度加權(quán)函數(shù)進(jìn)行積分得到相應(yīng)的色度參數(shù)。集成方法是通過使用特定的彩色濾光片和光電探測(cè)器直接測(cè)量色度參數(shù)(見圖7)。分光光度法的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于積分法。

發(fā)光二極管顏色特性的測(cè)試方法

圖7 7 led燈珠顏色特性的測(cè)試方法

熱工特性

led燈珠的熱特性主要指熱阻和結(jié)溫。熱阻是指沿?zé)崃魍ǖ赖臏夭钆c通道中耗散的功率之比；結(jié)溫是指led燈珠的PN結(jié)溫度。led燈珠的熱阻和結(jié)溫是影響led燈珠光電性能的重要因素。

目前測(cè)試led燈珠結(jié)溫一般有兩種方法:一種是用紅外測(cè)溫顯微鏡或微型熱電偶測(cè)量led燈珠芯片表面溫度并將其作為led燈珠結(jié)溫，但精度不夠；另一種方法是在確定的電流下，利用正向偏置電壓與結(jié)溫的反比關(guān)系來確定led燈珠的結(jié)溫。

可靠性

led燈珠的可靠性包括靜電敏感度、壽命、環(huán)境特性等。靜電敏感特性是指led燈珠能夠承受的靜電放電電壓。由于一些led燈珠的電阻率高，正負(fù)電極之間的距離短，當(dāng)兩端的靜電電荷積累到一定值時(shí)，這個(gè)靜電電壓就會(huì)擊穿PN結(jié)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致led燈珠失效。因此，必須對(duì)led燈珠的靜電敏感特性進(jìn)行測(cè)試，以獲得led燈珠的ESD故障臨界電壓。目前一般采用人體模式、機(jī)器模式、設(shè)備充電模式來模擬現(xiàn)實(shí)生活中的靜電放電現(xiàn)象。

為了觀察led燈珠在長(zhǎng)期連續(xù)使用中光性能的變化規(guī)律，需要對(duì)led燈珠進(jìn)行抽樣測(cè)試，通過長(zhǎng)期觀察和統(tǒng)計(jì)得出led燈珠的壽命參數(shù)。

對(duì)于led燈珠環(huán)境特性的測(cè)試，往往采用模擬led燈珠應(yīng)用中遇到的各種自然攻擊的方法，如高低溫沖擊試驗(yàn)、濕度循環(huán)試驗(yàn)、濕度試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、粉塵試驗(yàn)、輻照試驗(yàn)、振動(dòng)沖擊試驗(yàn)、跌落試驗(yàn)、離心加速試驗(yàn)等。