LED試験基準と試験方法

LEDテスト規格とは何ですか？
半導体発光ダイオード（LED）は、新しいタイプの発光体であり、高い電気光学効率、小型、長寿命、低電圧、省エネ、環境保護を備えており、次世代の理想的な照明デバイスです。 。 LED光電試験は重要であり、LED光電性能を試験する唯一の手段であり、対応する試験結果は、私の国のLED産業の現在の発展レベルを評価および反映するための基礎となります。 LEDオプトエレクトロニクス試験方法の基準の開発は、LED製品のオプトエレクトロニクス特性を均一に測定するための重要な方法であり、テスト結果が私の国のLED産業の発展レベルを真に反映していることが前提です。 この論文は、LED試験方法の最新の国家標準と組み合わせて、LED光電性能試験のいくつかの主要な側面を紹介します。

はじめに
半導体発光ダイオード（LED）は、インジケーターライト、シグナルライト、計器ディスプレイ、携帯電話のバックライト、車両の光源などで広く使用されており、特に白色LED技術の開発により、LEDはますます広く使用されるようになりました。照明の分野で。 ただし、これまで、LEDテストに関する包括的な国内標準および業界標準はありませんでした。 生産現場では、相対的なパラメータのみが基礎として使用されました。 さまざまなメーカー、ユーザー、研究機関がこれについて多くの論争を起こし、国内のLED産業の発展に深刻な影響を及ぼしました。 そのため、半導体発光ダイオードの試験方法に関する国家規格が誕生しました。

2.LED試験方法
さまざまなLEDアプリケーション分野の実際のニーズに基づいて、LEDテストには、電気的特性、光学的特性、スイッチング特性、色特性、熱的特性、信頼性など、多くの側面を含める必要があります。

2.1電気的特性
LEDは、半導体PN接合ダイオードの一種である半導体無機材料で構成されたユニポーラPN接合ダイオードであり、その電圧と電流の関係をボルトアンペア特性と呼びます。 下の写真から、LEDの電気的特性パラメータには、順方向電流、順方向電圧、逆方向電流、および逆方向電圧が含まれていることがわかります。 LEDは、正常に動作するために適切な電流と電圧で駆動する必要があります。 LEDの電気的特性のテストを通じて、LEDの最大許容順方向電圧、順方向電流、逆方向電圧および電流を取得でき、LEDの最適な動作電力も決定できます。

LEDの電気的特性のテストは、通常、対応する定電流および定電圧源の電源の下で電圧および電流計を使用して実行されます。

2.2光学特性
他の光源と同様に、LEDの光特性のテストには、主に光束と発光効率、放射束と放射効率、光強度と光強度分布特性、およびスペクトルパラメータが含まれます。
（1）光束と光効率
光束試験には、積分球法と可変角度光度計法のXNUMXつの方法があります。 可変角度光度計法は光束をテストするための最も正確な方法ですが、時間がかかるため、積分球法が光束をテストするために一般的に使用されます。 下の写真に示すように、既存の積分球法によってLED光束を測定するためのXNUMXつのテスト構造があります。

また、積分球法で光束を測定する場合、光源による光の自己吸収が試験結果に影響を与えます。 そのため、下図のように補助灯が導入されることがよくあります。

光束を測定した後、LEDの発光効率を電気パラメータテスターで測定できます。 放射束と放射効率の試験方法は、光束と発光効率の試験方法と同様です。

（2）光強度および光強度分布特性

下の図に示すように、点光源の光強度は空間内のすべての方向に均一に分布しており、異なる距離で異なる受信口径を持つ検出器によって受信されたテスト結果は変化しません。 ただし、LEDの光強度分布に一貫性がないため、テスト結果は異なります。 テスト距離と検出器の開口部の変動。 したがって、CIE-127は、各LEDを同じ条件下で光強度についてテストおよび評価できるように、127つの推奨テスト条件を提案しています。 現在、CIE-XNUMXの条件は、さまざまなLEDメーカーやテスト機関によって引用されています。

（3）スペクトルパラメータ
LEDのスペクトル特性パラメータには、主にピーク発光波長、スペクトル放射帯域幅、およびスペクトルパワー分布が含まれます。 単色LEDのスペクトルは単一のピークであり、その特性はピーク波長と帯域幅で表されますが、白色LEDのスペクトルは複数の単色スペクトルで構成されます。 すべてのLEDのスペクトル特性は、スペクトルパワー分布で表すことができ、色度パラメーターは、LEDのスペクトルパワー分布から計算することもできます。
スペクトルパワー分布のテストは、測定のために各色の光と混合光を区別する分光法で実行する必要があります。 一般に、プリズムとグレーティングを使用して光の分割を実現できます。

2.3スイッチの特性
LEDスイッチング特性とは、LEDの電源投入時と電源切断時の光、電気、色の変化の特性を指します。 LEDのスイッチング特性をテストすることにより、オンとオフの切り替え時のLEDの動作状態と材料特性の変化する法則を取得できます。

2.4色特性
LEDの色特性には、主に色度座標、主波長、色純度、色温度、演色性などが含まれます。LEDの色特性は、白色LEDにとって特に重要です。
既存の色特性試験方法には、分光光度法と積分法が含まれます。 次の図に示すように、分光光度法は、モノクロメータを介してLEDのスペクトルパワー分布を測定し、次に色度重み付け関数を使用して統合し、対応する色度パラメータを取得します。 統合方法は、特定のカラーフィルターと光検出器を使用して色パラメーターを直接測定することです。 分光光度法の精度は、積分の精度よりもはるかに高くなります。

2.5熱特性
LEDの熱特性は、主に熱抵抗と接合部温度を示します。 熱抵抗は、熱流路全体の温度差と、経路全体で消費される電力の比率です。 接合部温度とは、LEDのPN接合部温度のことです。 LEDの熱抵抗と接合部温度は、LEDのオプトエレクトロニクス性能に影響を与える重要な要素です。
LEDの接合部温度をテストする方法は一般にXNUMXつあります。XNUMXつは赤外線温度測定顕微鏡またはマイクロ熱電対でLEDチップの表面温度を測定し、それをLEDの接合部温度と見なす方法ですが、精度が十分ではありません。 ; XNUMXつ目は、順方向バイアス電圧と特定の電流での接合部温度との逆の関係を使用して、LEDの接合部温度を決定することです。

2.6信頼性
LEDの信頼性には、静電感度特性、寿命、環境特性などが含まれます。 静電感度特性とは、LEDが耐えられる静電放電電圧のことです。 一部のLEDは抵抗率が高く、正極と負極の距離が短いため、両端の静電荷が一定の値まで蓄積すると、この静電圧によってPN接合が破壊されます。 したがって、LEDの静電放電障害のしきい値電圧を取得するには、LEDの静電感度特性をテストする必要があります。 現在、人体モード、機械モード、デバイス充電モードは、実生活での静電放電現象をシミュレートするために一般的に使用されています。

長期連続使用の条件下でLEDの光性能の変化則を観察するためには、LEDのサンプリングテストを実施し、長期観察と統計を通じてLED寿命パラメータを取得する必要があります。 LEDの環境特性のテストでは、アプリケーションでLEDが遭遇するさまざまな自然侵入をシミュレートするためによく使用されます。一般に、高温および低温衝撃テスト、湿度サイクルテスト、塩水噴霧テスト、砂およびほこりテスト、照射テスト、振動、および衝撃試験、落下試験、遠心加速試験など。

3.国家基準の策定
上記の試験方法を要約すると、半導体発光ダイオードの試験方法の国家標準は、LEDの電気的特性、光学的特性、熱的特性、静電特性、および寿命試験に対応する規定を設けています。 電気的特性テストの場合、規格はLED順方向電圧、逆方向電圧、および逆方向電流のテストブロック図を指定します。 光束テストの場合、標準では2π立体角テスト構造が指定されています。 光強度試験については、規格はCIE-127の推奨条件を引用しています。 また、分光試験、熱特性試験、静電放電感度試験、寿命試験などが明確に規定されています。

4. まとめ
国家標準の策定は、既存のLEDテスト方法を要約し、科学的で適用可能な方法を標準テスト方法にアップグレードします。これにより、LEDテストの分野におけるすべての分野の違いがなくなり、テスト結果がより正確になります。私の国のLEDを反映します。 業界全体のレベル。 しかし、LED技術の継続的な発展を考慮すると、国家規格の策定は完全に行われるわけではなく、最新かつ最適な試験技術を常に規格に導入する必要があります。

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