LED光學(xué)性能分析整理：

　　半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈、信號燈、儀表顯示、手機背光、車載光源等場合，尤其是白光LED技術(shù)的發(fā)展，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。但是過去對于LED的測試沒有較全面的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)實踐中只能以相對參數(shù)為依據(jù)，不同的廠家、用戶、研究機構(gòu)對此爭議很大，導(dǎo)致國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重影響。因此，半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生。

　　LED測試方法

　　基于LED各個應(yīng)用領(lǐng)域的實際需求，LED的測試需要包含多方面的內(nèi)容，包括：電特性、光特性、開關(guān)特性、顏色特性、熱學(xué)特性、可靠性等。

　　1、電特性

　　LED是一個由半導(dǎo)體無機材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管，它是半導(dǎo)體PN結(jié)二極管中的一種，其電壓-電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。由圖1可知，LED電特性參數(shù)包括正向電流、正向電壓、反向電流和反向電壓，LED必須在合適的電流電壓驅(qū)動下才能正常工作。通過LED電特性的測試可以獲得LED的最大允許正向電壓、正向電流及反向電壓、電流，此外也可以測定LED的最佳工作電功率。

　　LED電特性的測試一般利用相應(yīng)的恒流恒壓源供電下利用電壓電流表進(jìn)行測試。

　　2、光特性

　　類似于其它光源，LED光特性的測試主要包括光通量和發(fā)光效率、輻射通量和輻射效率、光強和光強分布特性和光譜參數(shù)等。0.0

　　（1）光通量和光效

　　有兩種方法可以用于光通量的測試，積分球法和變角光度計法。變角光度計法是測試光通量的最精確的方法，但是由于其耗時較長，所以一般采用積分球法測試光通量。如圖2所示，現(xiàn)有的積分球法測LED光通量中有兩種測試結(jié)構(gòu)，一種是將被測LED放置在球心，另外一種是放在球壁。

　　圖2 積分球法測LED光通量

　　此外，由于積分球法測試光通量時光源對光的自吸收會對測試結(jié)果造成影響，因此，往往引入輔助燈，如圖3所示。

　　圖3 輔助燈法消除自吸收影響

　　在測得光通量之后，配合電參數(shù)測試儀可以測得LED的發(fā)光效率。而輻射通量和輻射效率的測試方法類似于光通量和發(fā)光效率的測試。

　　（2）光強和光強分布特性

　　圖4 LED光強測試中的問題

　　如圖4所示，點光源光強在空間各方向均勻分布，在不同距離處用不同接收孔徑的探測器接收得到的測試結(jié)果都不會改變，但是LED由于其光強分布的不一致使得測試結(jié)果隨測試距離和探測器孔徑變化。因此，CIE-127提出了兩種推薦測試條件使得各LED在同一條件下進(jìn)行光強測試與評價，目前CIE-127條件已經(jīng)被各LED制造商和檢測機構(gòu)引用。

　　圖5 CIE-127推薦LED光強測試條件

　　（3）光譜參數(shù)

　　LED的光譜特性參數(shù)主要包括峰值發(fā)射波長、光譜輻射帶寬和光譜功率分布等。單色LED的光譜為單一波峰，特性以峰值波長和帶寬表示，而白光LED的光譜由多種單色光譜合成。所有LED的光譜特性都可由光譜功率分布表示，而由LED的光譜功率分布還可計算得到色度參數(shù)。

　　光譜功率分布的測試需要通過分光進(jìn)行，將各色光從混合的光中區(qū)分出來進(jìn)行測定，一般可以采用棱鏡和光柵實現(xiàn)分光測定。

　　圖6 白光LED光譜功率分布

　　3、開關(guān)特性

　　LED開關(guān)特性是指LED通電和斷電瞬間的光、電、色變化特性。通過LED開關(guān)特性的測試可以獲得LED在通斷電瞬間工作狀態(tài)、物質(zhì)屬性等的變化規(guī)律，由此不僅可了解通斷電對LED的損耗，也可用以指導(dǎo)LED驅(qū)動模塊的設(shè)計等。

　　4、顏色特性

　　LED的顏色特性主要包括色品坐標(biāo)、主波長、色純度、色溫及顯色性等，LED的顏色特性對白光LED尤為重要。 現(xiàn)有的顏色特性測試方法有分光光度法和積分法。如圖7所示：分光光度法是通過單色儀分光測得LED光譜功率分布，之后利用色度加權(quán)函數(shù)積分獲得對應(yīng)色度參數(shù)；積分法是利用特定濾色片配合光電探測器直接測得色度參數(shù)；分光光度法的準(zhǔn)確性要大大高于積分法。

　　圖7 LED顏色特性測試方法

　　5、熱學(xué)特性

　　LED的熱學(xué)特性主要指熱阻和結(jié)溫。熱阻是指沿?zé)崃魍ǖ郎系臏囟炔钆c通道上耗散的功率之比。結(jié)溫是指LED的PN結(jié)溫度。LED的熱阻和結(jié)溫是影響LED光電性能的重要因素。

　　現(xiàn)有的對LED結(jié)溫的測試一般有兩種方法：一種是采用紅外測溫顯微鏡或微型熱偶測得LED芯片表面的溫度并視其為LED的結(jié)溫，但是準(zhǔn)確度不夠；另外一種是利用確定電流下的正向偏壓與結(jié)溫之間反比變化的關(guān)系來判定LED的結(jié)溫，這種方法較復(fù)雜。

　　6、可靠性

　　LED的可靠性包括靜電敏感度特性、壽命、環(huán)境特性等。

　　靜電敏感度特性是指LED能承受的靜電放電電壓。某些LED由于電阻率較高，且正負(fù)電極距離很短，若兩端的靜電電荷累積到一定值時，這一靜電電壓會擊穿PN結(jié)，嚴(yán)重時可將PN結(jié)擊穿導(dǎo)致LED失效，因此必須對LED的靜電敏感度特性進(jìn)行測試，獲得LED的靜電放電故障臨界電壓。目前一般采用人體模式、機器模式、器件充電模式來模擬現(xiàn)實生活中的靜電放電現(xiàn)象。

　　為了觀察LED在長期連續(xù)使用情況下光性能的變化規(guī)律，需要對LED進(jìn)行抽樣試驗，通過長期觀察和統(tǒng)計獲得LED壽命參數(shù)。

　　對于LED環(huán)境特性的試驗往往采用模擬LED在應(yīng)用中遇到的各類自然侵襲，一般有：高低溫沖擊試驗、濕度循環(huán)試驗、潮濕試驗、鹽霧試驗、沙塵試驗、輻照試驗、振動和沖擊試驗、跌落試驗、離心加速度試驗等。

　　三、國家標(biāo)準(zhǔn)的制定

　　總結(jié)以上測試方法，半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法國家標(biāo)準(zhǔn)對LED電特性、光學(xué)特性、熱學(xué)特性、靜電特性及壽命測試都作了相應(yīng)的規(guī)定。

　　對于電特性測試，標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定了LED正向電壓、反向電壓、反向電流的測試框圖；對于光通量測試，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用2π立體角測試結(jié)構(gòu)；對于光強測試，標(biāo)準(zhǔn)引用了CIE-127的推薦條件；此外，對光譜測試、熱學(xué)特性測試、靜電放電敏感度測試、壽命測試等都作了明確的規(guī)定。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)的制定總結(jié)了現(xiàn)有LED的測試方法，將其中的科學(xué)適用的方法升級為標(biāo)準(zhǔn)測試方法，很好地消除了各界在LED測試領(lǐng)域存在的分歧，也使測試結(jié)果更加真實地反映我國LED產(chǎn)業(yè)的整體水平。但是鑒于LED技術(shù)還在處于不斷地發(fā)展之中，國家標(biāo)準(zhǔn)的制定并不是一勞永逸的，應(yīng)當(dāng)時刻將最新最合適的測試技術(shù)引入標(biāo)準(zhǔn)之中。

　　LCD和LED的區(qū)別是什么？

　　購買過組裝電腦朋友相信對顯示器選購也比較注重，不少商家也會為大家推薦一些顯示器，其中顯示器在當(dāng)前有分LED或LCD顯示兩種，那么就目前而言什么是LED與LCD液晶顯示器呢？為了讓大家在選購的時候能避免商家的誤導(dǎo)選了不合適自己的產(chǎn)品，筆者為大家講解一下日常生活中消費者容易遇到的選購顯示器的相關(guān)知識。

　　LED顯示器與LCD顯示器知識

　　下面我們先來簡單的了解下什么是LED液晶顯示器以及什么是LCD液晶顯示器。

　　什么是LCD液晶顯示器？ LCD與LED液晶顯示屏的區(qū)別 lcd與led哪個更好？

　　LCD液晶顯示器是Liquid Crystal Display 的簡稱，LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。值得注意的是，液晶分子本身是不能發(fā)光的，所以要依靠背光源發(fā)光，所以就會出現(xiàn)CCFL背光和LED背光。

　　什么是LED顯示器？

　　LED顯示器是指直接以LED（發(fā)光二極管）作為像素發(fā)光元件的顯示器，組成陣列的發(fā)光二極管直接發(fā)出紅，綠，藍(lán)三色的光線，進(jìn)而形成彩色畫面。但由于發(fā)光二極管本身直徑較大，因此同色像素之間的距離也較大（也就是我們常說的點距），所以LED顯示器通常來說只適于大屏幕顯示。

　　LED顯示器在大型場合的應(yīng)用

　　LED顯示器集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，成為最具優(yōu)勢的公眾顯示媒體，目前，LED顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。

　　目前商家所說的LED顯示器是指采用白光LED背光的顯示器產(chǎn)品，和普通液晶顯示器的區(qū)別是背光源的改變。其實說的簡單點，商家所說的LED顯示器就是LED背光顯示器，真正的LED顯示器暫時還沒有應(yīng)用到桌面顯示器上。相對于CCFL背光顯示器，只是改變背光源而已。總的來說LED背光顯示器和CCFL背光顯示器都是LCD，所以廠商和商家所說的LED和LCD兩個概念，是錯誤的。