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LED產品質量分析和判斷改進
半導體發(fā)光二極管(LED)因其體積小、定向發(fā)射光、高亮度、PN結電特性等特點，從而在品質的評價和檢測方法方面產生許多新的問題。不同的應用場合，決定了對LED產品的性能要求。從光學性能來看，用于顯示的LED，主要是亮度、視角分布、顏色等參數。用于普通照明的LED，更注重光通量、光束的空間分布、顏色、顯色特性等參數，而生物應用的LED，則更關心生物有效輻射功率、有效輻射照度等參數。此外，發(fā)光二極管既是一種光源，又是一種功率型的半導體器件，因此有關它的質量必須從光學、電學和熱學等諸多方面進行綜合評價。
從目前LED產品的結構及產業(yè)發(fā)展的角度看，照明LED產品主要需考慮光學性能、電性能、熱性能、輻射安全和壽命等幾方面的參數。
光學性能。LED的光學性能主要涉及到光譜、光度和色度等方面的性能要求。根據新制定的行業(yè)標準“半導體發(fā)光二極管測試方法”，主要有發(fā)光峰值波長、光譜輻射帶寬、軸向發(fā)光強度、光束半強度角、光通量、輻射通量、發(fā)光效率、色品坐標、相關色溫、色純度和主波長、顯色指數等參數。顯示用的LED，主要是視覺的直觀效果，因此對相關色溫和顯色指數不作要求，而照明用的白光LED，上述兩個參數就尤為重要，它是照明氣氛和效果的重要指標，而色純度和主波長一般沒有要求。
電性能。LED的PN結電特性，決定了LED在照明應用中區(qū)別于傳統(tǒng)光源的電氣性能，即單向非線性導電特性、低電壓驅動以及對靜電敏感等特點。目前主要的測量參數包括正向驅動電流、正向壓降、反向漏電流、反向擊穿電壓和靜電敏感度等。
熱性能。照明用LED發(fā)光效率和功率的提高是當前LED產業(yè)發(fā)展的關鍵問題之一，與此同時，LED的PN結溫度及殼體散熱問題顯得尤為重要，一般用熱阻、殼體溫度、結溫等參數表示。
輻射安全。目前，電工委員會IEC將LED產品等同于半導體激光器的要求進行輻射的安全測試和論證。因LED是窄光束、高亮度的發(fā)光器件，考慮到其輻射可能對人眼視網膜的危害，因此，對于不同場合應用的LED，標準規(guī)定了其有效輻射的限值要求和測試方法。目前在歐盟和美國，照明LED產品的輻射安全作為一項強制性的安全要求執(zhí)行。
可靠性和壽命?？煽啃灾笜耸呛饬縇ED在各種環(huán)境中正常工作的能力。在液晶背光源和大屏幕顯示中特別重要。壽命是評價LED產品可用周期的質量指標，通常用有效壽命或終了壽命表示。在照明應用中，有效壽命是指LED在額定功率條件下，光通量衰減到初始值的規(guī)定百分比時所持續(xù)的時間。
重視制定測量標準
LED的發(fā)光面小、光束狹窄、亮度高等特點決定了其檢測的特殊性，為了應對這個問題，CIE分別成立了“TC2-45 LED測量”和“TC2-46 CIE/ISO LED強度測量標準”兩個技術委員會。CIETC2-34小組于1997年10月在維也納總部召開會議，制定并推薦了CIE127-1997 LED測量標準，它涉及LED輻射度、光度和色度測量。但是由于近年來LED的技術發(fā)展迅速，尤其是照明用白光LED的產品，許多問題是過去所未考慮到的。因此，在1999年日本京都舉行的CIE年會上，與會的發(fā)達國家代表提議，由CIETC2-34制定白光LED照明器具標準，日本代表團還提交了一般照明用白光LED的兩項標準草案。
為了發(fā)展照明LED技術，發(fā)達國家都非常重視LED測試方法及標準的研究。例如美國國家標準檢測研究所(NIST)組織測試專家開展LED測試的研究，重點研究LED發(fā)光特性、溫度特性和光衰特性等測試方法，試圖建立整套的LED測試方法和技術標準，在LED測試方面已經走在了世界的前列。日本成立了“白光LED測試研究委員會”，專門研究照明用白光LED的測試方法和技術標準。世界發(fā)達國家為了搶占LED研究的制高點，在LED標準和測試方面都投入了大量的人力物力，在標準方面注重選擇LED的特性參數及測試方法的研究。
在我國，半導體發(fā)光二極管測試方法目前尚無相應的國家標準，因此在不同的生產廠家以及用戶之間經常產生很大爭議。近年來，中國光協(xié)光電器件專業(yè)分會陸續(xù)組織了多次的半導體發(fā)光二極管測試方法的學術研討和交流，業(yè)界人士逐步形成較為統(tǒng)一的認識，并制定了統(tǒng)一的行業(yè)標準SJ/T2355-2005“半導體發(fā)光二極管測試方法”，在行業(yè)內的產品交流、對比中發(fā)揮了重要作用。該標準不僅采納了CIE127-1997“Measurement of LEDs”的方法，同時結合照明用功率型白光LED的發(fā)展需求，增加了顯色特性、結溫等參數的測量方法，為照明LED產品的發(fā)展提供了極為重要的依據。
近幾年來，多芯片或多管組合型LED燈的發(fā)展亦非常迅速，而國內外還沒有專門針對LED燈制定相應的檢測標準。但是作為一種照明應用產品，電工委員會IEC和照明委員會CIE已有相關的測量標準。照明用LED燈的中心光強和光束角可參照IEC61341-1994的標準執(zhí)行，同樣國家標準GB/T 19658-2005“反射燈的中心光強和光束角的測量方法”已由浙大三色儀器公司負責起草完成，并于2005年8月開始實施。對于光譜輻射及顏色的測量，則可參照CIE NO.63文件及國家標準GB/T7922-2003等執(zhí)行。
隨著人們對光生物安全性的重視，根據電工委員會IEC60825標準的要求，LED燈或燈具產品必須按照類似于激光器件的要求進行輻射安全的檢測。國內的企業(yè)普遍對此重視不夠。隨著國內更多的LED產品進入美國和歐盟等市場，將會涉及更多較為復雜的輻射安全的測試問題。對于目前發(fā)展迅速的寬光束LED產品，上述IEC標準的要求可能太苛刻。對于常規(guī)照明用的燈和燈系統(tǒng)，考慮到可能對人體皮膚和眼睛的健康造成的危害，電工委員會于2002年采納了照明委員會的文件CIES009/E 2002“燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性”，作為IEC的正式標準。為了應對上的變化，我國于2004年亦制定了相應的標準，該標準由國家電光源檢測中心(北京)和浙江大學三色儀器有限公司負責起草，并將于近期正式發(fā)布。