LED-Teststandards und Testmethoden

Was ist der LED-Teststandard?
Halbleiter-Leuchtdioden (LED) sind eine neue Art von Licht emittierenden Körpern mit hoher elektrooptischer Effizienz, geringer Größe, langer Lebensdauer, niedriger Spannung, Energieeinsparung und Umweltschutz. Sie sind ein ideales Beleuchtungsgerät für die nächste Generation . Der photoelektrische LED-Test ist ein wichtiges und einziges Mittel, um die photoelektrische LED-Leistung zu testen, und die entsprechenden Testergebnisse sind die Grundlage für die Bewertung und Darstellung des aktuellen Entwicklungsstands der LED-Industrie in meinem Land. Die Entwicklung von Standards für optoelektronische Testmethoden für LEDs ist ein wichtiger Weg, um die optoelektronischen Eigenschaften von LED-Produkten einheitlich zu messen, und es ist die Prämisse, dass die Testergebnisse wirklich den Entwicklungsstand der LED-Industrie meines Landes widerspiegeln. In Kombination mit dem neuesten nationalen Standard für LED-Testverfahren stellt dieses Dokument mehrere Hauptaspekte des photoelektrischen LED-Leistungstests vor.

1. Einleitung
Halbleiter-Leuchtdioden (LEDs) werden häufig in Anzeigeleuchten, Signalleuchten, Instrumentenanzeigen, Mobiltelefon-Hintergrundbeleuchtungen, Fahrzeuglichtquellen und anderen Gelegenheiten verwendet, insbesondere mit der Entwicklung der weißen LED-Technologie werden LEDs immer häufiger verwendet im Bereich Beleuchtung. In der Vergangenheit gab es jedoch keine umfassenden nationalen Standards und Industriestandards für LED-Tests. In der Produktionspraxis wurden nur relative Parameter zugrunde gelegt. Verschiedene Hersteller, Anwender und Forschungseinrichtungen hatten viele Streitigkeiten darüber, was zu einem ernsthaften Einfluss auf die Entwicklung der heimischen LED-Industrie führte. Daher wurde die nationale Norm für Prüfverfahren von Halbleiter-Leuchtdioden ins Leben gerufen.

2. LED-Testverfahren
Basierend auf den tatsächlichen Anforderungen verschiedener LED-Anwendungsbereiche müssen LED-Tests viele Aspekte umfassen, darunter: elektrische Eigenschaften, optische Eigenschaften, Schalteigenschaften, Farbeigenschaften, thermische Eigenschaften, Zuverlässigkeit und so weiter.

2.1 Elektrische Eigenschaften
LED ist eine unipolare PN-Übergangsdiode, die aus anorganischen Halbleitermaterialien besteht, die eine Art Halbleiter-PN-Übergangsdiode ist, und die Beziehung zwischen ihrer Spannung und ihrem Strom wird als Volt-Ampere-Charakteristik bezeichnet. Aus dem unteren Bild ist ersichtlich, dass die elektrischen Parameter der LED-Eigenschaften Durchlassstrom, Durchlassspannung, Sperrstrom und Sperrspannung umfassen. Die LED muss mit einem geeigneten Strom und einer geeigneten Spannung betrieben werden, um normal zu funktionieren. Durch den Test der elektrischen Eigenschaften der LED können die maximal zulässige Durchlassspannung, der Durchlassstrom und die Sperrspannung und der Strom der LED erhalten werden, und es kann auch die optimale elektrische Arbeitsleistung der LED bestimmt werden.

Die Prüfung der elektrischen Eigenschaften der LED erfolgt in der Regel mit einem Spannungs- und Amperemeter unter Speisung der entsprechenden Konstantstrom- und Konstantspannungsquelle.

2.2 Optische Eigenschaften
Ähnlich wie bei anderen Lichtquellen umfasst die Prüfung der LED-Lichteigenschaften hauptsächlich Lichtstrom und Lichtausbeute, Strahlungsstrom und Strahlungseffizienz, Lichtstärke und Lichtstärkeverteilungseigenschaften sowie spektrale Parameter.
(1) Lichtstrom und Lichtausbeute
Es gibt zwei Methoden zur Lichtstromprüfung, die Ulbricht-Kugel-Methode und die Variable-Winkel-Photometer-Methode. Die Winkelphotometer-Methode ist die genaueste Methode zum Testen des Lichtstroms, aber da sie lange dauert, wird im Allgemeinen die Ulbricht-Kugel-Methode zum Testen des Lichtstroms verwendet. Wie im folgenden Bild gezeigt, gibt es zwei Teststrukturen zum Messen des LED-Lichtstroms mit der bestehenden Ulbricht-Kugel-Methode.

Darüber hinaus beeinflusst die Selbstabsorption des Lichts durch die Lichtquelle die Testergebnisse, wenn der Lichtstrom mit der Ulbricht-Kugel-Methode gemessen wird. Daher werden häufig Hilfsscheinwerfer eingeführt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Nach Messung des Lichtstroms kann die Lichtausbeute der LED mit dem elektrischen Parametertester gemessen werden. Die Prüfmethoden für Strahlungsstrom und Strahlungseffizienz ähneln denen für Lichtstrom und Lichteffizienz.

(2) Lichtintensitäts- und Lichtintensitätsverteilungseigenschaften

Wie in der Abbildung unten gezeigt, wird die Lichtintensität der Punktlichtquelle gleichmäßig in alle Richtungen im Raum verteilt, und die Testergebnisse, die von Detektoren mit unterschiedlichen Empfangsöffnungen in unterschiedlichen Entfernungen empfangen werden, ändern sich nicht. Aufgrund der ungleichmäßigen Lichtstärkeverteilung von LEDs variieren die Testergebnisse jedoch. Testabstand und Variation der Detektoröffnung. Daher schlägt CIE-127 zwei empfohlene Testbedingungen vor, damit jede LED unter den gleichen Bedingungen auf Lichtintensität getestet und bewertet werden kann. Derzeit werden die CIE-127-Bedingungen von verschiedenen LED-Herstellern und Prüfstellen zitiert.

(3) Spektralparameter
Die spektralen charakteristischen Parameter von LEDs umfassen hauptsächlich die Spitzenemissionswellenlänge, die spektrale Strahlungsbandbreite und die spektrale Leistungsverteilung. Das Spektrum einer monochromatischen LED ist ein einzelner Peak, und seine Eigenschaften werden in Form von Peak-Wellenlänge und -Bandbreite ausgedrückt, während das Spektrum einer weißen LED aus mehreren monochromatischen Spektren besteht. Die spektralen Eigenschaften aller LEDs können durch die spektrale Leistungsverteilung dargestellt werden, und die Farbartparameter können auch aus der spektralen Leistungsverteilung der LEDs berechnet werden.
Der Test der spektralen Leistungsverteilung muss spektroskopisch durchgeführt werden, wodurch jedes Farblicht von dem gemischten Licht für die Messung unterschieden wird. Im Allgemeinen können Prismen und Gitter verwendet werden, um eine Lichtteilung zu erreichen.

2.3 Schaltereigenschaften
LED-Schalteigenschaften beziehen sich auf die Eigenschaften von Licht, Strom und Farbänderungen im Moment des Ein- und Ausschaltens der LED. Durch die Prüfung von LED-Schalteigenschaften können die sich ändernden Gesetzmäßigkeiten des Betriebszustands und Materialeigenschaften der LED im Moment des Ein- und Ausschaltens ermittelt werden.

2.4 Farbeigenschaften
Die Farbeigenschaften von LEDs umfassen hauptsächlich Farbkoordinaten, dominante Wellenlänge, Farbreinheit, Farbtemperatur und Farbwiedergabe usw. Die Farbeigenschaften von LEDs sind besonders wichtig für weiße LEDs.
Existierende Verfahren zum Testen von Farbeigenschaften umfassen die Spektrophotometrie und das integrale Verfahren. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt: Das spektrophotometrische Verfahren besteht darin, die spektrale Leistungsverteilung der LED durch einen Monochromator zu messen und dann die Chromatizitätsgewichtungsfunktion zum Integrieren zu verwenden, um die entsprechenden Chromatizitätsparameter zu erhalten; das Integrationsverfahren besteht darin, einen speziellen Farbfilter und einen Photodetektor zu verwenden, um chromatische Parameter direkt zu messen; Die Genauigkeit der Spektrophotometrie ist viel höher als die der Integration.

2.5 Thermische Eigenschaften
Die thermischen Eigenschaften von LEDs beziehen sich hauptsächlich auf den Wärmewiderstand und die Sperrschichttemperatur. Der Wärmewiderstand ist das Verhältnis der Temperaturdifferenz über einen Wärmestromweg zur über den Weg abgegebenen Leistung. Die Sperrschichttemperatur bezieht sich auf die PN-Sperrschichttemperatur der LED. Der thermische Widerstand und die Sperrschichttemperatur von LEDs sind wichtige Faktoren, die die optoelektronische Leistung von LEDs beeinflussen.
Grundsätzlich gibt es zwei Methoden, um die LED-Sperrschichttemperatur zu testen: Die eine besteht darin, die Oberflächentemperatur des LED-Chips mit einem Infrarot-Temperaturmessmikroskop oder einem Mikrothermoelement zu messen und sie als Sperrschichttemperatur der LED zu betrachten, aber die Genauigkeit reicht nicht aus ; Die erste besteht darin, die Sperrschichttemperatur der LED zu bestimmen, indem die umgekehrte Beziehung zwischen der Vorwärtsvorspannung und der Sperrschichttemperatur bei einem bestimmten Strom verwendet wird.

2.6 Zuverlässigkeit
Die Zuverlässigkeit von LEDs umfasst elektrostatische Empfindlichkeitseigenschaften, Lebensdauer, Umwelteigenschaften und so weiter. Die Eigenschaft der elektrostatischen Empfindlichkeit bezieht sich auf die elektrostatische Entladungsspannung, der die LED standhalten kann. Aufgrund des hohen spezifischen Widerstands einiger LEDs und des kurzen Abstands zwischen den positiven und negativen Elektroden wird, wenn sich die elektrostatische Ladung an beiden Enden auf einen bestimmten Wert ansammelt, diese elektrostatische Spannung den PN-Übergang durchbrechen. Daher ist es notwendig, die elektrostatischen Empfindlichkeitseigenschaften von LEDs zu testen, um die Schwellenspannung von elektrostatischen Entladungsfehlern von LEDs zu erhalten. Gegenwärtig werden im Allgemeinen der menschliche Körpermodus, der Maschinenmodus und der Gerätelademodus verwendet, um das Phänomen der elektrostatischen Entladung im wirklichen Leben zu simulieren.

Um das Änderungsgesetz der Lichtleistung der LED unter der Bedingung eines langfristigen kontinuierlichen Gebrauchs zu beobachten, ist es notwendig, einen Stichprobentest der LED durchzuführen und die LED-Lebensdauerparameter durch Langzeitbeobachtung und Statistik zu erhalten. Für den Test von LED-Umgebungseigenschaften wird es häufig verwendet, um verschiedene natürliche Invasionen zu simulieren, denen LED in der Anwendung ausgesetzt sind, im Allgemeinen: Schlagtest bei hoher und niedriger Temperatur, Feuchtigkeitszyklustest, Salzsprühtest, Sand- und Staubtest, Bestrahlungstest, Vibration und Schlagtest, Falltest, Zentrifugalbeschleunigungstest usw.

3. Formulierung nationaler Standards
Zusammenfassend zu den obigen Testmethoden hat die nationale Norm für Testmethoden für lichtemittierende Halbleiterdioden entsprechende Bestimmungen zu den elektrischen Eigenschaften, optischen Eigenschaften, thermischen Eigenschaften, elektrostatischen Eigenschaften und dem Lebensdauertest von LEDs getroffen. Für die Prüfung der elektrischen Eigenschaften legt die Norm das Prüfblockdiagramm von LED-Durchlassspannung, Sperrspannung und Sperrstrom fest; für die Lichtstromprüfung schreibt die Norm eine 2π-Raumwinkel-Prüfstruktur vor; für den Lichtintensitätstest nennt die Norm die von CIE-127 empfohlenen Bedingungen. Darüber hinaus wurden der spektroskopische Test, der thermische Eigenschaftstest, der elektrostatische Entladungsempfindlichkeitstest, der Lebensdauertest usw. klar spezifiziert.

4. Fazit
Die Formulierung der nationalen Norm fasst die bestehenden LED-Testmethoden zusammen und rüstet die wissenschaftlichen und anwendbaren Methoden zu Standardtestmethoden auf, wodurch die Unterschiede zwischen allen Lebensbereichen im Bereich der LED-Tests beseitigt und die Testergebnisse wahrheitsgemäßer werden reflektieren die LEDs meines Landes. das Gesamtniveau der Branche. Doch angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung der LED-Technologie ist die Formulierung nationaler Normen nicht ein für alle Mal erledigt, sondern es sollte immer die neueste und am besten geeignete Prüftechnik in die Norm einfließen.

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