LED参数测量标准

·引言

LED 技术虽然已经有40 多年的发展历史,在产业界依然存在LED 光学参数测试再现性差,测量不确定度大,不同测试装置之间的测试结果一致性差等现象1～3 。究其原因,如同国内对LED 产业存在多头管理,国际上也一样:国际半导体设备与材料组织(SEMI) ,国际电工委员会( IEC) 和国际照明委员会(CIE) 都程度不同地涉及到LED ,尤其是后两个委员会。

正是由于LED 的相关测量标准是由国际上不同的标准化组织制定的,而且各个国际组织总体上没有系统的规划,相关组织间也没有充分协商,因而存在不同的质量评价体系,所颁文件的技术内容也不尽相同。IEC 成立于1906 年,它把LED 作为一个显示用半导体器件处理,侧重于它的物理特性。CIE 成立于1913 年,它更多地把LED 作为一个光源器件处理,所以导致各自的LED 测量标准之间存在微小的差异。

本文试图通过比较各自的标准,找出两者的不同之处,以便为LED 测试方法标准的最终定稿提供一些参考。

1·CIE 和ICE 对同一事件的不同表述

1·1·1、发光(辐射) 效能的定义

首先,必须修正对这个术语的误解,发光(辐射)效率(efficiency)

用在此文中是不妥的,因为效率是指无量纲的物理量,而此处是有量纲的。所以,正确的叫法是“发光(辐射) 效能(efficacy) ”。

发光(辐射) 效能的定义:

CIE 定义:LED 发出的光通量(辐射通量) 与耗费电功率之比。

IEC 定义:LED 发出的光通量(辐射通量) 与耗费正向电流之比4 。

评论:CIE 的发光效能要测3 个物理量:总光通量,正向电流,正向电压(或内阻) 。而IEC 只需测量两个物理量:总光通量、正向电流。它没有选择正向电压是很明智的,因正向电压会随管芯温度的升高而下降。作者认为,IEC 的定义是不够严谨的。因为即使对于同一批次的管芯和封装,管芯的内阻及端电压存在微小差异,所以仅适用于对发光(辐射) 效能允许有一定变动范围的情况。这样测试时间将缩短,因只需测量两个物理量。

1·1·2、发光强度的测量距离

CIE5 规定了发光强度的测量距离有两种:远场(条件A) 为316mm ,对应的立体角为01001Sr；近场(条件B) 为100mm ,对应的立体角为0101Sr :两者之间可以相互转换,远场测量结果乘以10 就得到近场测量结果。

IEC6 规定的测量距离仅为近场(条件B) ,立体角< 0101Sr ; (为什么不写等于0101Sr ?) 。

对测量距离,CIE 明确规定从LED 的外壳顶端到光探测器的灵敏面。而IEC 规定得比较模煳。

评论:表面看起来,远场测量比近场测量有时候不确定度要小,因为在此条件下对测量距离、电流和杂散光的要求可相对低一些。但同时,LED 安装倾角的影响却相对增大,这可是一个大误差源。一般而论,远场条件可适用强照明及封装产品,而近场条件 适用于弱照明和芯片、指示灯和背光源等。故均有存在的必要性。其次,CIE 在逻辑上不够严谨。

首先,它用很大篇幅说明了LED 不是点光源,故距离平方反比定律不成立,发光强度这个概念也不适用。另外在实践上,它实际上是测量LED 在光电探测器灵敏面上的照度,然后乘以距离的平方而得到发光强度。

这样,曾经被否定的距离平方反比定律实际上仍用到了。