Padrões de teste de LED e métodos de teste

Qual é o padrão de teste de LED?
Diodo emissor de luz semicondutor (LED) é um novo tipo de corpo emissor de luz, com alta eficiência eletro-óptica, tamanho pequeno, longa vida, baixa tensão, economia de energia e proteção ambiental, é um dispositivo de iluminação ideal para a próxima geração . O teste fotoelétrico de LED é um meio importante e único para testar o desempenho fotoelétrico de LED, e os resultados de teste correspondentes são a base para avaliar e refletir o nível atual de desenvolvimento da indústria de LED em meu país. O desenvolvimento de padrões para métodos de teste optoeletrônicos de LED é uma maneira importante de medir uniformemente as propriedades optoeletrônicas de produtos LED, e é a premissa de que os resultados do teste refletem verdadeiramente o nível de desenvolvimento da indústria de LED do meu país. Combinado com o mais recente padrão nacional de método de teste de LED, este artigo apresenta vários aspectos principais do teste de desempenho fotoelétrico de LED.

1. Introdução
Diodos emissores de luz semicondutores (LEDs) têm sido amplamente utilizados em luzes indicadoras, luzes de sinalização, displays de instrumentos, retroiluminação de telefones celulares, fontes de luz de veículos e outras ocasiões, especialmente com o desenvolvimento da tecnologia LED branco, os LEDs se tornaram cada vez mais amplamente utilizados na área de iluminação. No entanto, no passado, não havia padrões nacionais abrangentes e padrões da indústria para testes de LED. Na prática de produção, apenas parâmetros relativos foram usados ​​como base. Diferentes fabricantes, usuários e instituições de pesquisa tiveram muitas disputas sobre isso, o que levou a uma séria influência no desenvolvimento da indústria doméstica de LED. Portanto, o padrão nacional para métodos de teste de diodos emissores de luz semicondutores surgiu.

2. Método de teste de LED
Com base nas necessidades reais de vários campos de aplicação de LED, o teste de LED precisa incluir muitos aspectos, incluindo: características elétricas, características ópticas, características de comutação, características de cor, características térmicas, confiabilidade e assim por diante.

2.1 Características Elétricas
O LED é um diodo de junção PN unipolar composto de materiais inorgânicos semicondutores, que é um tipo de diodo de junção PN semicondutor, e a relação entre sua tensão e corrente é chamada de característica volt-ampere. Pode ser visto na imagem abaixo que os parâmetros característicos elétricos do LED incluem corrente direta, tensão direta, corrente reversa e tensão reversa. O LED deve ser acionado por uma corrente e tensão adequadas para funcionar normalmente. Através do teste das características elétricas do LED, a tensão direta máxima permitida, a corrente direta e a tensão reversa e a corrente do LED podem ser obtidas, e a potência elétrica de trabalho ideal do LED também pode ser determinada.

O teste das características elétricas do LED é geralmente realizado com uma tensão e amperímetro sob a fonte de alimentação da fonte de corrente constante e tensão constante correspondente.

2.2 Características ópticas
Semelhante a outras fontes de luz, o teste de características de luz LED inclui principalmente fluxo luminoso e eficiência luminosa, fluxo radiante e eficiência de radiação, intensidade de luz e características de distribuição de intensidade de luz e parâmetros espectrais.
(1) Fluxo luminoso e eficiência de luz
Existem dois métodos para teste de fluxo luminoso, o método da esfera integrada e o método do fotômetro de ângulo variável. O método do fotômetro de ângulo variável é o método mais preciso para testar o fluxo luminoso, mas como leva muito tempo, o método da esfera integradora geralmente é usado para testar o fluxo luminoso. Conforme mostrado na imagem abaixo, existem duas estruturas de teste para medir o fluxo luminoso de LED pelo método de esfera integradora existente.

Além disso, a auto-absorção de luz pela fonte de luz afetará os resultados do teste quando o fluxo luminoso for medido pelo método da esfera integradora. Portanto, muitas vezes são introduzidas luzes auxiliares, conforme mostrado na figura abaixo.

Depois de medir o fluxo luminoso, a eficiência luminosa do LED pode ser medida com o testador de parâmetros elétricos. Os métodos de teste de fluxo radiante e eficiência radiante são semelhantes aos de fluxo luminoso e eficiência luminosa.

(2) Intensidade da luz e características de distribuição da intensidade da luz

Conforme mostrado na figura abaixo, a intensidade da luz da fonte de luz pontual é distribuída uniformemente em todas as direções do espaço, e os resultados do teste recebidos por detectores com diferentes aberturas de recepção em diferentes distâncias não serão alterados. No entanto, devido à distribuição inconsistente da intensidade da luz dos LEDs, os resultados dos testes variam. Teste a distância e a variação da abertura do detector. Portanto, o CIE-127 propõe duas condições de teste recomendadas para que cada LED possa ser testado e avaliado quanto à intensidade de luz nas mesmas condições. Atualmente, as condições CIE-127 foram citadas por vários fabricantes de LED e agências de teste.

(3) Parâmetros espectrais
Os parâmetros característicos espectrais do LED incluem principalmente comprimento de onda de emissão de pico, largura de banda de radiação espectral e distribuição de energia espectral. O espectro de um LED monocromático é um único pico, e suas características são expressas em termos de comprimento de onda de pico e largura de banda, enquanto o espectro de um LED branco é composto por múltiplos espectros monocromáticos. As características espectrais de todos os LEDs podem ser representadas pela distribuição de potência espectral, e os parâmetros de cromaticidade também podem ser calculados a partir da distribuição de potência espectral dos LEDs.
O teste de distribuição de potência espectral precisa ser realizado por espectroscopia, que distingue cada luz colorida da luz mista para medição. Geralmente, prismas e grades podem ser usados ​​para obter divisão de luz.

2.3 Características do interruptor
As características de comutação do LED referem-se às características de luz, eletricidade e mudanças de cor no momento de ligar e desligar o LED. Através do teste das características de comutação do LED, as leis de mudança do estado de funcionamento e as propriedades do material do LED no momento de ligar e desligar podem ser obtidas.

2.4 Características de cor
As características de cor dos LEDs incluem principalmente coordenadas de cromaticidade, comprimento de onda dominante, pureza de cor, temperatura de cor e reprodução de cor, etc. As características de cor dos LEDs são particularmente importantes para LEDs brancos.
Os métodos de teste de características de cor existentes incluem espectrofotometria e método integral. Conforme mostrado na Figura abaixo: O método espectrofotométrico consiste em medir a distribuição de potência espectral do LED através de um monocromador, e então usar a função de ponderação de cromaticidade para integrar para obter os parâmetros de cromaticidade correspondentes; o método de integração é usar um filtro de cor específico e um fotodetector para medir diretamente os parâmetros cromáticos; a precisão da espectrofotometria é muito maior do que a da integração.

2.5 Propriedades térmicas
As características térmicas do LED referem-se principalmente à resistência térmica e à temperatura de junção. A resistência térmica é a razão entre a diferença de temperatura ao longo de um caminho de fluxo de calor para a potência dissipada ao longo do caminho. A temperatura da junção refere-se à temperatura da junção PN do LED. A resistência térmica e a temperatura de junção dos LEDs são fatores importantes que afetam o desempenho optoeletrônico dos LEDs.
Geralmente, existem dois métodos para testar a temperatura de junção do LED: um é medir a temperatura da superfície do chip LED com um microscópio de medição de temperatura infravermelho ou um micro termopar e considerá-la como a temperatura de junção do LED, mas a precisão não é suficiente ; A primeira é determinar a temperatura da junção do LED usando a relação inversa entre a tensão de polarização direta e a temperatura da junção sob uma determinada corrente.

2.6 Confiabilidade
A confiabilidade do LED inclui características de sensibilidade eletrostática, vida, características ambientais e assim por diante. A característica de sensibilidade eletrostática refere-se à tensão de descarga eletrostática que o LED pode suportar. Devido à alta resistividade de alguns LEDs e à curta distância entre os eletrodos positivo e negativo, se a carga eletrostática em ambas as extremidades se acumular em um determinado valor, essa tensão eletrostática quebrará a junção PN. Portanto, é necessário testar as características de sensibilidade eletrostática dos LEDs para obter a tensão limite de falhas de descarga eletrostática dos LEDs. Atualmente, o modo de corpo humano, modo de máquina e modo de carregamento de dispositivo são geralmente usados ​​para simular o fenômeno de descarga eletrostática na vida real.

Para observar a lei de mudança do desempenho da luz do LED sob a condição de uso contínuo de longo prazo, é necessário realizar um teste de amostragem do LED e obter os parâmetros de vida do LED por meio de observações e estatísticas de longo prazo. Para o teste das características ambientais do LED, é frequentemente usado para simular várias invasões naturais encontradas pelo LED na aplicação, geralmente: teste de impacto de alta e baixa temperatura, teste de ciclo de umidade, teste de névoa salina, teste de areia e poeira, teste de irradiação, vibração e Teste de impacto, teste de queda, teste de aceleração centrífuga, etc.

3. Formulação de padrões nacionais
Resumindo os métodos de teste acima, o padrão nacional para métodos de teste de diodo emissor de luz semicondutor fez disposições correspondentes sobre as características elétricas, características ópticas, características térmicas, características eletrostáticas e teste de vida dos LEDs. Para o teste de característica elétrica, o padrão especifica o diagrama de blocos de teste da tensão direta do LED, tensão reversa e corrente reversa; para o teste de fluxo luminoso, a norma especifica uma estrutura de teste de ângulo sólido de 2π; para o teste de intensidade de luz, a norma cita as condições recomendadas CIE-127. Além disso, o teste espectroscópico, o teste de característica térmica, o teste de sensibilidade à descarga eletrostática, o teste de vida, etc. foram claramente especificados.

4. Conclusão
A formulação do padrão nacional resume os métodos de teste de LED existentes e atualiza os métodos científicos e aplicáveis ​​para métodos de teste padrão, o que elimina as diferenças entre todas as esferas da vida no campo de teste de LED e também torna os resultados do teste mais verdadeiros refletem os LEDs do meu país. o nível geral da indústria. Mas, tendo em vista o desenvolvimento contínuo da tecnologia LED, a formulação de padrões nacionais não é feita de uma vez por todas, e a tecnologia de teste mais recente e adequada deve ser sempre introduzida no padrão.

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