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02 Mar, 2022 Vistas 2074 Autor: cereza shen

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

¿Cuál es el estándar de prueba de LED?
El diodo emisor de luz (LED) semiconductor es un nuevo tipo de cuerpo emisor de luz, con alta eficiencia electroóptica, tamaño pequeño, larga vida útil, bajo voltaje, ahorro de energía y protección del medio ambiente, es un dispositivo de iluminación ideal para la próxima generación . La prueba fotoeléctrica de LED es un medio importante y único para probar el rendimiento fotoeléctrico de LED, y los resultados de las pruebas correspondientes son la base para evaluar y reflejar el nivel de desarrollo actual de la industria de LED en mi país. El desarrollo de estándares para los métodos de prueba optoelectrónicos de LED es una forma importante de medir uniformemente las propiedades optoelectrónicas de los productos LED, y es la premisa que los resultados de las pruebas reflejan verdaderamente el nivel de desarrollo de la industria LED de mi país. Combinado con el último estándar nacional del método de prueba de LED, este documento presenta varios aspectos principales de la prueba de rendimiento fotoeléctrico de LED.

1. Introducción
Los diodos emisores de luz (LED) de semiconductores se han utilizado ampliamente en luces indicadoras, luces de señales, pantallas de instrumentos, retroiluminación de teléfonos móviles, fuentes de luz de vehículos y otras ocasiones, especialmente con el desarrollo de la tecnología LED blanca, los LED se han utilizado cada vez más. en el campo de la iluminación. Sin embargo, en el pasado, no existían estándares nacionales integrales ni estándares de la industria para las pruebas de LED. En la práctica de producción, solo se utilizaron como base parámetros relativos. Diferentes fabricantes, usuarios e instituciones de investigación tuvieron muchas disputas sobre esto, lo que condujo a una seria influencia en el desarrollo de la industria nacional de LED. Por lo tanto, surgió el estándar nacional para los métodos de prueba de diodos emisores de luz semiconductores.

2. Método de prueba de LED
Según las necesidades reales de varios campos de aplicación de LED, las pruebas de LED deben incluir muchos aspectos, que incluyen: características eléctricas, características ópticas, características de conmutación, características de color, características térmicas, confiabilidad, etc.

2.1 Características eléctricas
El LED es un diodo de unión PN unipolar compuesto de materiales inorgánicos semiconductores, que es un tipo de diodo de unión PN semiconductor, y la relación entre su voltaje y corriente se denomina característica de voltios-amperios. En la imagen de abajo se puede ver que los parámetros característicos eléctricos del LED incluyen corriente directa, voltaje directo, corriente inversa y voltaje inverso. El LED debe ser alimentado por una corriente y voltaje adecuados para funcionar normalmente. A través de la prueba de las características eléctricas del LED, se puede obtener el voltaje directo máximo permitido, la corriente directa y el voltaje inverso y la corriente del LED, y también se puede determinar la potencia eléctrica de trabajo óptima del LED.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Curva característica de voltios-amperios LED

La prueba de las características eléctricas del LED se realiza generalmente con un voltaje y un amperímetro bajo la fuente de alimentación de la fuente de corriente constante y voltaje constante correspondiente.

2.2 Características ópticas
Al igual que otras fuentes de luz, la prueba de las características de la luz LED incluye principalmente el flujo luminoso y la eficiencia luminosa, el flujo radiante y la eficiencia de la radiación, la intensidad de la luz y las características de distribución de la intensidad de la luz y los parámetros espectrales.
(1) Flujo luminoso y eficiencia de la luz
Hay dos métodos para probar el flujo luminoso, el método de la esfera integradora y el método del fotómetro de ángulo variable. El método del fotómetro de ángulo variable es el método más preciso para probar el flujo luminoso, pero debido a que lleva mucho tiempo, el método de la esfera integradora se usa generalmente para probar el flujo luminoso. Como se muestra en la imagen a continuación, hay dos estructuras de prueba para medir el flujo luminoso de LED mediante el método de esfera integradora existente.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Prueba de ángulo sólido completo

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Prueba de ángulo sólido de 2兀

Además, la autoabsorción de la luz por parte de la fuente de luz afectará los resultados de la prueba cuando el flujo luminoso se mida mediante el método de la esfera integradora. Por lo tanto, a menudo se introducen luces auxiliares, como se muestra en la siguiente figura.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Método de lámpara auxiliar para eliminar el efecto de autoabsorción

Después de medir el flujo luminoso, la eficiencia luminosa del LED se puede medir con el probador de parámetros eléctricos. Los métodos de prueba de flujo radiante y eficiencia radiante son similares a los de flujo luminoso y eficiencia luminosa.

(2) Intensidad de la luz y características de distribución de la intensidad de la luz

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Prueba de punto de luz

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Prueba de intensidad de luz LED

Como se muestra en la figura a continuación, la intensidad de la luz de la fuente de luz puntual se distribuye uniformemente en todas las direcciones en el espacio, y los resultados de la prueba recibidos por detectores con diferentes aperturas de recepción a diferentes distancias no cambiarán. Sin embargo, debido a la distribución inconsistente de la intensidad de la luz de los LED, los resultados de las pruebas varían. Distancia de prueba y variación de apertura del detector. Por lo tanto, CIE-127 propone dos condiciones de prueba recomendadas para que cada LED pueda probarse y evaluarse en cuanto a la intensidad de la luz en las mismas condiciones. Actualmente, las condiciones CIE-127 han sido citadas por varios fabricantes de LED y agencias de prueba.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Condiciones de prueba de intensidad de luz LED recomendadas por CIE-127

Goniofotómetro de luminaria de rotación de alta precisión LSG 1890B AL1

Gonofotómetro de Luminaria de Rotación de Alta Precisión 

(3) Parámetros espectrales
Los parámetros característicos espectrales del LED incluyen principalmente la longitud de onda de emisión máxima, el ancho de banda de radiación espectral y la distribución de potencia espectral. El espectro de un LED monocromático es un solo pico, y sus características se expresan en términos de longitud de onda y ancho de banda pico, mientras que el espectro de un LED blanco se compone de múltiples espectros monocromáticos. Las características espectrales de todos los LED se pueden representar mediante la distribución de potencia espectral y los parámetros de cromaticidad también se pueden calcular a partir de la distribución de potencia espectral de los LED.
La prueba de distribución de potencia espectral debe llevarse a cabo mediante espectroscopia, que distingue cada luz de color de la luz mixta para la medición. En general, se pueden usar prismas y rejillas para lograr la división de la luz.

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Distribución de potencia espectral de LED blanco

2.3 Características del interruptor
Las características de conmutación del LED se refieren a las características de la luz, la electricidad y los cambios de color en el momento del encendido y apagado del LED. A través de la prueba de las características de conmutación del LED, se pueden obtener las leyes cambiantes del estado de trabajo y las propiedades del material del LED en el momento del encendido y apagado.

2.4 Características del color
Las características de color de los LED incluyen principalmente coordenadas de cromaticidad, longitud de onda dominante, pureza de color, temperatura de color y reproducción cromática, etc. Las características de color de los LED son particularmente importantes para los LED blancos.
Los métodos de prueba de características de color existentes incluyen espectrofotometría y método integral. Como se muestra en la Figura siguiente: El método espectrofotométrico consiste en medir la distribución de potencia espectral del LED a través de un monocromador y luego usar la función de ponderación de cromaticidad para integrar y obtener los parámetros de cromaticidad correspondientes; el método de integración consiste en utilizar un filtro de color específico y un fotodetector para medir directamente los parámetros cromáticos; la precisión de la espectrofotometría es mucho mayor que la de la integración.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Método de prueba de características de color LED

LPCE-2(LMS-9000)Sistema de esfera de integración de espectroradiómetro de alta precisión

LPCE-2(LMS-9000)Sistema de esfera de integración de espectroradiómetro de alta precisión

2.5 Propiedades térmicas.
Las características térmicas del LED se refieren principalmente a la resistencia térmica y la temperatura de unión. La resistencia térmica es la relación entre la diferencia de temperatura a lo largo de una ruta de flujo de calor y la potencia disipada a lo largo de la ruta. La temperatura de unión se refiere a la temperatura de unión PN del LED. La resistencia térmica y la temperatura de unión de los LED son factores importantes que afectan el rendimiento optoelectrónico de los LED.
En general, existen dos métodos para probar la temperatura de unión del LED: uno es medir la temperatura de la superficie del chip LED con un microscopio de medición de temperatura infrarrojo o un micro termopar y considerarlo como la temperatura de unión del LED, pero la precisión no es suficiente. ; El primero es determinar la temperatura de la unión del LED usando la relación inversa entre el voltaje de polarización directa y la temperatura de la unión bajo cierta corriente.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

Analizador de rendimiento térmico y eléctrico T5_LED

2.6 Fiabilidad
La confiabilidad del LED incluye características de sensibilidad electrostática, vida útil, características ambientales, etc. La característica de sensibilidad electrostática se refiere al voltaje de descarga electrostática que el LED puede soportar. Debido a la alta resistividad de algunos LED y la corta distancia entre los electrodos positivo y negativo, si la carga electrostática en ambos extremos se acumula hasta cierto valor, este voltaje electrostático romperá la unión PN. Por lo tanto, es necesario probar las características de sensibilidad electrostática de los LED para obtener el voltaje de umbral de las fallas de descarga electrostática de los LED. En la actualidad, el modo de cuerpo humano, el modo de máquina y el modo de carga del dispositivo se utilizan generalmente para simular el fenómeno de descarga electrostática en la vida real.

Para observar la ley de cambio del rendimiento de la luz del LED en condiciones de uso continuo a largo plazo, es necesario realizar una prueba de muestreo del LED y obtener los parámetros de vida útil del LED a través de la observación y las estadísticas a largo plazo. Para la prueba de las características ambientales de los LED, a menudo se usa para simular diversas invasiones naturales que encuentra el LED en la aplicación, generalmente: prueba de impacto a alta y baja temperatura, prueba de ciclo de humedad, prueba de niebla salina, prueba de arena y polvo, prueba de irradiación, prueba de vibración y Prueba de impacto, prueba de caída, prueba de aceleración centrífuga, etc.

Cámara de humedad de alta y baja temperatura

Cámara de humedad de alta y baja temperatura

3. Formulación de normas nacionales
Resumiendo los métodos de prueba anteriores, la norma nacional para los métodos de prueba de diodos emisores de luz de semiconductores ha establecido las disposiciones correspondientes sobre las características eléctricas, características ópticas, características térmicas, características electrostáticas y prueba de vida útil de los LED. Para la prueba de características eléctricas, la norma especifica el diagrama de bloques de prueba de voltaje directo, voltaje inverso y corriente inversa del LED; para la prueba de flujo luminoso, la norma especifica una estructura de prueba de ángulo sólido de 2π; para la prueba de intensidad de luz, la norma cita las condiciones recomendadas CIE-127. Además, se han especificado claramente la prueba espectroscópica, la prueba de características térmicas, la prueba de sensibilidad de descarga electrostática, la prueba de vida, etc.

Estándares de prueba LED y métodos de prueba

ESD61000-2_Simulador de descarga electrostática

4. Conclusión
La formulación del estándar nacional resume los métodos de prueba de LED existentes y actualiza los métodos científicos y aplicables a los métodos de prueba estándar, lo que elimina las diferencias entre todos los ámbitos de la vida en el campo de la prueba de LED y también hace que los resultados de la prueba sean más reales. reflejan los LED de mi país. el nivel general de la industria. Pero en vista del desarrollo continuo de la tecnología LED, la formulación de estándares nacionales no se realiza de una vez por todas, y la tecnología de prueba más reciente y adecuada debe introducirse en el estándar en todo momento.

Lisun Instruments Limited fue fundada por LISUN GROUP en el 2003. LISUN El sistema de calidad ha sido estrictamente certificado por ISO9001:2015. Como miembro de CIE, LISUN Los productos están diseñados en base a CIE, IEC y otras normas internacionales o nacionales. Todos los productos pasaron el certificado CE y autenticados por el laboratorio de terceros.

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