Standard di prova LED e metodi di prova

Qual è lo standard di prova dei LED?
Il diodo a emissione di luce (LED) a semiconduttore è un nuovo tipo di corpo emettitore di luce, con elevata efficienza elettro-ottica, dimensioni ridotte, lunga durata, bassa tensione, risparmio energetico e protezione ambientale, è un dispositivo di illuminazione ideale per la prossima generazione . Il test fotoelettrico dei LED è un mezzo importante e unico per testare le prestazioni fotoelettriche dei LED e i risultati dei test corrispondenti sono la base per valutare e riflettere l'attuale livello di sviluppo dell'industria dei LED nel mio paese. Lo sviluppo di standard per i metodi di prova optoelettronici dei LED è un modo importante per misurare uniformemente le proprietà optoelettroniche dei prodotti LED ed è la premessa che i risultati dei test riflettano veramente il livello di sviluppo dell'industria dei LED del mio paese. In combinazione con l'ultimo standard nazionale del metodo di prova dei LED, questo documento introduce diversi aspetti principali del test delle prestazioni fotoelettriche dei LED.

1. introduzione
I diodi a emissione di luce (LED) a semiconduttore sono stati ampiamente utilizzati in spie, luci di segnalazione, display di strumenti, retroilluminazione di telefoni cellulari, sorgenti luminose di veicoli e altre occasioni, in particolare con lo sviluppo della tecnologia LED bianca, i LED sono diventati sempre più ampiamente utilizzati nel campo dell'illuminazione. Tuttavia, in passato, non esistevano standard nazionali completi e standard di settore per i test sui LED. Nella pratica di produzione, sono stati utilizzati solo parametri relativi come base. Diversi produttori, utenti e istituti di ricerca hanno avuto molte controversie su questo, che hanno portato a una grave influenza sullo sviluppo dell'industria domestica dei LED. Pertanto, è nata la norma nazionale per i metodi di prova dei diodi emettitori di luce a semiconduttore.

2. Metodo di prova LED
Sulla base delle effettive esigenze dei vari campi di applicazione dei LED, i test dei LED devono includere molti aspetti, tra cui: caratteristiche elettriche, caratteristiche ottiche, caratteristiche di commutazione, caratteristiche di colore, caratteristiche termiche, affidabilità e così via.

2.1 Caratteristiche elettriche
Il LED è un diodo a giunzione PN unipolare composto da materiali inorganici semiconduttori, che è una specie di diodo a giunzione PN a semiconduttore, e la relazione tra la sua tensione e corrente è chiamata caratteristica volt-ampere. Si può vedere dall'immagine sottostante che i parametri delle caratteristiche elettriche del LED includono corrente diretta, tensione diretta, corrente inversa e tensione inversa. Il LED deve essere alimentato da una corrente e una tensione adeguate per funzionare normalmente. Attraverso il test delle caratteristiche elettriche del LED, è possibile ottenere la tensione diretta massima consentita, la corrente diretta e la tensione e la corrente inversa del LED e determinare anche la potenza elettrica di lavoro ottimale del LED.

Il test delle caratteristiche elettriche del LED viene generalmente effettuato con una tensione e un amperometro sotto l'alimentazione della corrispondente sorgente di corrente costante e tensione costante.

2.2 Caratteristiche ottiche
Simile ad altre sorgenti luminose, il test delle caratteristiche della luce a LED include principalmente il flusso luminoso e l'efficienza luminosa, il flusso radiante e l'efficienza della radiazione, l'intensità luminosa e le caratteristiche di distribuzione dell'intensità luminosa e i parametri spettrali.
(1) Flusso luminoso ed efficienza luminosa
Esistono due metodi per il test del flusso luminoso, che integrano il metodo della sfera e il metodo del fotometro ad angolo variabile. Il metodo del fotometro ad angolo variabile è il metodo più accurato per testare il flusso luminoso, ma poiché richiede molto tempo, per testare il flusso luminoso viene generalmente utilizzato il metodo della sfera integrata. Come mostrato nell'immagine sotto, ci sono due strutture di prova per misurare il flusso luminoso dei LED con il metodo della sfera di integrazione esistente.

Inoltre, l'autoassorbimento della luce da parte della sorgente luminosa influenzerà i risultati del test quando il flusso luminoso viene misurato con il metodo della sfera integratrice. Pertanto, vengono spesso introdotte luci ausiliarie, come mostrato nella figura seguente.

Dopo aver misurato il flusso luminoso, è possibile misurare l'efficienza luminosa del LED con il tester dei parametri elettrici. I metodi di prova del flusso radiante e dell'efficienza radiante sono simili a quelli del flusso luminoso e dell'efficienza luminosa.

(2) Intensità luminosa e caratteristiche di distribuzione dell'intensità luminosa

Come mostrato nella figura seguente, l'intensità luminosa della sorgente luminosa puntiforme è distribuita uniformemente in tutte le direzioni dello spazio e i risultati del test ricevuti da rivelatori con diverse aperture di ricezione a diverse distanze non cambieranno. Tuttavia, a causa della distribuzione incoerente dell'intensità luminosa dei LED, i risultati del test variano. Testare la distanza e la variazione dell'apertura del rivelatore. Pertanto, CIE-127 propone due condizioni di prova consigliate in modo che ogni LED possa essere testato e valutato per l'intensità della luce nelle stesse condizioni. Al momento, le condizioni CIE-127 sono state citate da vari produttori di LED e agenzie di test.

(3) Parametri spettrali
I parametri caratteristici spettrali del LED includono principalmente la lunghezza d'onda di emissione di picco, la larghezza di banda della radiazione spettrale e la distribuzione della potenza spettrale. Lo spettro di un LED monocromatico è un unico picco e le sue caratteristiche sono espresse in termini di lunghezza d'onda di picco e larghezza di banda, mentre lo spettro di un LED bianco è composto da più spettri monocromatici. Le caratteristiche spettrali di tutti i LED possono essere rappresentate dalla distribuzione spettrale della potenza e i parametri di cromaticità possono essere calcolati anche dalla distribuzione spettrale della potenza dei LED.
Il test della distribuzione spettrale della potenza deve essere effettuato mediante spettroscopico, che distingue ogni luce colorata dalla luce mista per la misurazione. Generalmente, prismi e reticoli possono essere utilizzati per ottenere la scissione della luce.

2.3 Caratteristiche dell'interruttore
Le caratteristiche di commutazione dei LED si riferiscono alle caratteristiche di luce, elettricità e variazioni di colore al momento dell'accensione e dello spegnimento del LED. Attraverso il test delle caratteristiche di commutazione dei LED, è possibile ottenere le leggi mutevoli dello stato di lavoro e le proprietà dei materiali del LED al momento dell'accensione e dello spegnimento.

2.4 Caratteristiche del colore
Le caratteristiche cromatiche dei LED includono principalmente le coordinate cromatiche, la lunghezza d'onda dominante, la purezza del colore, la temperatura del colore e la resa cromatica, ecc. Le caratteristiche cromatiche dei LED sono particolarmente importanti per i LED bianchi.
I metodi di prova delle caratteristiche cromatiche esistenti includono la spettrofotometria e il metodo integrale. Come mostrato nella figura seguente: Il metodo spettrofotometrico consiste nel misurare la distribuzione di potenza spettrale del LED attraverso un monocromatore, quindi utilizzare la funzione di ponderazione della cromaticità per integrare per ottenere i parametri di cromaticità corrispondenti; il metodo di integrazione consiste nell'utilizzare uno specifico filtro colore e un fotorilevatore per misurare direttamente i parametri cromatici; l'accuratezza della spettrofotometria è molto superiore a quella dell'integrazione.

2.5 Proprietà termiche
Le caratteristiche termiche dei LED si riferiscono principalmente alla resistenza termica e alla temperatura di giunzione. La resistenza termica è il rapporto tra la differenza di temperatura attraverso un percorso del flusso di calore e la potenza dissipata attraverso il percorso. La temperatura di giunzione si riferisce alla temperatura di giunzione PN del LED. La resistenza termica e la temperatura di giunzione dei LED sono fattori importanti che influenzano le prestazioni optoelettroniche dei LED.
Esistono generalmente due metodi per testare la temperatura di giunzione del LED: uno consiste nel misurare la temperatura superficiale del chip LED con un microscopio per la misurazione della temperatura a infrarossi o una micro termocoppia e considerarla come la temperatura di giunzione del LED, ma la precisione non è sufficiente ; Il primo consiste nel determinare la temperatura di giunzione del LED utilizzando la relazione inversa tra la tensione di polarizzazione diretta e la temperatura di giunzione sotto una certa corrente.

2.6 affidabilità
L'affidabilità del LED include caratteristiche di sensibilità elettrostatica, durata, caratteristiche ambientali e così via. La caratteristica di sensibilità elettrostatica si riferisce alla tensione di scarica elettrostatica che il LED può sopportare. A causa dell'elevata resistività di alcuni LED e della breve distanza tra gli elettrodi positivo e negativo, se la carica elettrostatica su entrambe le estremità si accumula fino a un certo valore, questa tensione elettrostatica interromperà la giunzione PN. Pertanto, è necessario testare le caratteristiche di sensibilità elettrostatica dei LED per ottenere la tensione di soglia dei guasti delle scariche elettrostatiche dei LED. Attualmente, la modalità corpo umano, la modalità macchina e la modalità di ricarica del dispositivo sono generalmente utilizzate per simulare il fenomeno delle scariche elettrostatiche nella vita reale.

Per osservare la legge di cambiamento delle prestazioni luminose del LED in condizioni di uso continuo a lungo termine, è necessario condurre un test di campionamento del LED e ottenere i parametri di vita del LED attraverso osservazioni e statistiche a lungo termine. Per il test delle caratteristiche ambientali dei LED, viene spesso utilizzato per simulare varie invasioni naturali incontrate dai LED nell'applicazione, in genere: test di impatto ad alta e bassa temperatura, test del ciclo di umidità, test in nebbia salina, test di sabbia e polvere, test di irraggiamento, vibrazioni e Prova d'urto, prova di caduta, prova di accelerazione centrifuga, ecc.

3. Formulazione di norme nazionali
Riassumendo i metodi di prova di cui sopra, la norma nazionale per i metodi di prova dei diodi emettitori di luce a semiconduttore ha stabilito disposizioni corrispondenti sulle caratteristiche elettriche, sulle caratteristiche ottiche, sulle caratteristiche termiche, sulle caratteristiche elettrostatiche e sulla prova di durata dei LED. Per il test delle caratteristiche elettriche, la norma specifica lo schema a blocchi del test della tensione diretta, della tensione inversa e della corrente inversa del LED; per la prova del flusso luminoso, la norma specifica una struttura di prova ad angolo solido 2π; per il test di intensità luminosa, la norma cita le condizioni raccomandate CIE-127. Inoltre, sono stati chiaramente specificati il ​​test spettroscopico, il test delle caratteristiche termiche, il test di sensibilità alle scariche elettrostatiche, il test di durata, ecc.

4. CONCLUSIONE
La formulazione della norma nazionale riassume i metodi di prova dei LED esistenti e aggiorna i metodi scientifici e applicabili ai metodi di prova standard, eliminando le differenze tra tutti i ceti sociali nel campo dei test sui LED e rende anche i risultati dei test più veritieri riflettono i LED del mio paese. il livello generale del settore. Ma in considerazione del continuo sviluppo della tecnologia LED, la formulazione degli standard nazionali non viene eseguita una volta per tutte e la tecnologia di test più recente e più adatta dovrebbe essere introdotta nello standard in ogni momento.

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