黄河科技学院毕业论文（文献综述）
第 7页
9 可靠性
LED 的可靠性包括静电敏感度特性、寿命、环境特性等。 静电敏感度特性是指 LED 能承受的静电放电电压。某些 LED 由于电阻率较高，且 正负电极距离很短，若两端的静电电荷累积到一定值时，这一静电电压会击穿 PN 结， 严重时可将 PN 结击穿导致 LED 失效，因此必须对 LED 的静电敏感度特性进行测试， 获得 LED 的静电放电故障临界电压。目前一般采用人体模式、机器模式、器件充电模 式来模拟现实生活中的静电放电现象。 为了观察 LED 在长期连续使用情况下光性能的变化规律，需要对 LED 进行抽样试 验，通过长期观察和统计获得 LED 寿命参数。 对于 LED 环境特性的试验往往采用模拟 LED 在应用中遇到的各类自然侵袭，一般 有：高低温冲击试验、湿度循环试验、潮湿试验、盐雾试验、沙尘试验、辐照试验、振 动和冲击试验、跌落试验、离心加速度试验等。
7 颜色特性
LED 的颜色特性主要包括色品坐标、主波长、色纯度、色温及显色性等，LED 的 颜色特性对白光 LED 尤为重要。 现有的颜色特性测试方法有分光光度法和积分法。如 图 5 所示：分光光度法是通过单色仪分光测得 LED 光谱功率分布，之后利用色度加权 函数积分获得对应色度参数；积分法是利用特定滤色片配合光电探测器直接测得色度参 数；分光光度法的准确性要大大高于积分法。
2 LED 主要技术参数
LED 主要技术参数包括电学参数、光度学参数、色度学参数、热学参数、静电耐受 性等。
LED 的 PN 结电特性，决定了 LED 在照明应用中区别于传统光源的电气特性，即单向 非线性导电特性、低电压驱动以及对静电敏感等特点。目前主要的测量参数包括正向驱 动电流、正向压降、反向漏电流、反向击穿电压和静电敏感度等。
中国光学光电子行业协会光电器件专业分会根据国内及行业内部的实际情况，初 步制定了行业标准"发光二极管测试方法"，2002 年起在行业内部试行。本文叙述了与 发光二极管测试有关的术语和定义,在此基础上,详细介绍了测试方法和测试装置的要 求,以期收到抛砖引玉之效果。
半导体发光二极管是一种重要的光电子器件,它在科学研究和工农业生产中均有 非常广泛的应用.发光二极管虽小,但要准确测量它的各项光和辐射参数并非一件易事. 目前在世界范围内的测试比对还有较大的差异.鉴于此,CIE(国际照明委员会)TC2-34 小组对此进行了研究,所提出的技术报告形成了 CIE127-1997 文件。
对于脉冲的测量，电流源应该提供所要求的幅度、宽度和重复率的电流脉冲。探测 器上升时间相对于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量器。
被测 LED 器件按规定的形式定位，给被测器件加上规定的电流，在光度测量系统 测量平均 LED 光强。 5 光通量和光效
有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。变角光度计法是 测试光通量的最精确的方法，但由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。 如图 4 所示，现有的积分球法测 LED 光通量中有两种测试结构，一种是将被测 LED 放置在球心，另外一种是放在球壁。
1 LED 发光机理
LED 是 P 型与 N 型结合的半导体，但是为什么会发光呢？首先通过 pn 结的能量图（见
图 1）加以说明。
n型
形成结 p型
形成结
传
到 带
-
正向电压
+
VD
禁
带
自由电子
热，光
空穴（孔）
图1半导体能量带模型
图 1 PN 结的能量图
黄河科技学院毕业论文（文献综述）
第 2页
在原子核周围有事电子能够存在两个能量带，即电子不能自由移动的“电子带”和 电子可动的“传到带”。从电子的角度看，低能量的带为价电子带，高的为传到带。N 型半导体的传导带中电子是可动的，p 型半导体传到带中没有电子，取而代之的是价电 子带上无电子的空穴（或称为孔）。因此在传导带和价电子之间带之间，存在既没有电 子也没有空穴的禁带。简而言之，高能量传导带中的电子落到价电子带与空穴相遇湮灭 后，其产生的能量就会以光和热的形式散发出来。
最近，在大街上经常能看到新光源。例如：在建筑物外墙上的大型电视屏幕，再仔 细观察，还可以看到像鱼子一样的颗粒状交通信号灯，还有给夜晚增加了丰富多彩的照 明灯，这些都使用了 LED.
在街上经常看到信号灯，若用以前使用 60W 的白炽灯相比，采用 LED 只有其 1/3~1/10 的耗电量。LED 实际上是在发光芯片上覆盖了一个透明环氧树脂罩的光源。发 光部分使用一种被称作半导体的材料。半导体位居能够导电的到体育部能够导电的半导 体之间，也用于半导体管、IC 等方面。当电流通过正极（空穴）的 P 型半导体与负极 （空穴）的 N 型半导体后，在正极与负极交界面上边发光。相对于白炽灯需要通过电加 热灯丝发光，而 LED 则是直接讲点转换成光，因此能量转换效率非常高。
等。 4.1 法向光强 I0 的测定
I0 的测试方法如图 3 所示：
v022~ DNG
黄河科技学院毕业论文（文献综述）
第 5页
图 3 法向光强 I0 的测试框图
D 为被测 LED 器件；G 为电流源；PD 包括面积为 A 的光栏 D1 的光度探测器；D２ D３消除散光光，D２D３不应限制探测立体角，ｄ为被测 LED 器件分光栏 D１之间的距离。 必须调整 LED 器件，使它的机械轴通过探测孔径的中心。测量距离应按 CLE 推荐的标 准条件。
黄 河 科 技 学 院 毕 业 论 文 (文 献 综 述 )
第I页
LED 发光特性研究
摘要
本文系统地介绍了 LED 照明技术参数以及测试有关的术语和定义,在此基础上,详 细介绍了测试方法和测试要求。在照明领域，LED 发光产品的应用正吸引着世人的目 光，LED 作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入 以 LED 为代表的新型照明时代。LED 被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、 环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普 通照明、道路照明和城市夜景等领域。
图 5 LED 颜色特性测试方法
8 热学特性
LED 的热学特性主要指热阻和结温。热阻是指沿热流通道上的温度差与通道上耗散 的功率之比。结温是指 LED 的 PN 结温度。LED 的热阻和结温是影响 LED 光电性能的 重要因素。
现有的对 LED 结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温显微镜或微型热 偶测得 LED 芯片表面的温度并视其为 LED 的结温，但是准确度不够；另外一种是利用 确定电流下的正向偏压与结温之间反比变化的关系来判定 LED 的结温，这种方法较复 杂。
式中，F、η1 分别为器件的总光通量和照明效率；I、V 分别为偏执电流与电压。
3.1.3 量子效率
量子效率是注入载流子符合产生；量子的效率。由于内吸收和外反射的原因，产生
的光量子不能全部射出。因此，量子效率又分为内量子效率ηi 和外量子效率ηe,而ηe 除包括ηi 外还包括注入效率ηj 和光出射效率ηu(又称光学效率)。这些效率之间具有 如下关系：
反向电流 IR 是指给定反向电压下流过器件的反向电流值。测量时，采用一电压为 给定值的稳压源加于器件两端，并在器间串联一个低内阻微安表，即可直接读取反向电 流。 （3） 正向电压
正向电压 VF 是指定正向电流下器件两端的正向压值。所取的正向电流一般均较大。
4 光学参数 发光二极管的光度学参数包括法向光强 I0、平均 LED 强度、光强分布、总光通量
LED 的光学性能主要涉及到光谱、光度和色度等方面的性能要求。 照明用 LED 发光效率和功率的提高是当前 LED 产业发展的关键问题之一，与此同时， LED 的 PN 结温度及壳体散热问题显得尤为重要，一般用热阻、壳体温度、结温等参数表 示。
3 放光二极管的测试
3.1 发光效率的测试
发光二极管的性能参数主要是发光效率，而发光效率是由测得电学参数和光度学参 数计算得到的，所以，首先来介绍发光器件的效率。
（1）外量子效率
ηe=ηjηiηu
半导体发光是一个注入电子产生光子的过程，我们把发出的光子书与注入电子数之
比定义为外量子效率。设 ne 和 nq 分别为单位时间内注入的电子书和器件发出的光子数， 则外量子效率ηe 可表示为
ηe=nq/ne 若这时器件的输出辐射功率 p=nqhv,注入的电功率 Pe=IV=ηeqV,则上式可以写成：
国家标准的制定总结了现有 LED 的测试方法，将其中的科学适用的方法升级为标 准测试方法，很好地消除了各界在 LED 测试领域存在的分歧，也使测试结果更加真实 地反映我国 LED 产业的整体水平。但是鉴于 LED 技术还在处于不断地发展之中，国家 标准的制定并不是一劳永逸的，应当时刻将最新最合适的测试技术引入标准之中。
关键词：LED照明技术参数，参数测试，可靠性
黄河科技学院毕业论文（文献ED 应该仅应用于发射可见光的二极管；发射近红外辐射的二极管 叫红外发光二极管（IRED,Infrared Emitting Diode）；发射峰值波长在可见光短波限 附近，由部份紫外辐射的二极管称为紫外发光二极管；但是习惯上把上述三种半导体二 极管统称为发光二极管。
图 2 伏安特性显示电路
（1） 反向击穿电压 反向击穿电压 VB 是表示器件反向耐压高低系数，通常是指一定漏电留下器件两端的
反向压值。漏电流大小的标准也各有不同。 测量 VB 时可以采用一恒流源，注入一规定的反向电流，再用一高输入阻抗的电压表
并接在器件两端，这时测得的电压就是 VB。 （2） 反向电流
10 国家标准的制定
总结以上测试方法，半导体发光二极管测试方法国家标准对 LED 电特性、光学特 性、热学特性、静电特性及寿命测试都作了相应的规定。
对于电特性测试，标准分别规定了 LED 正向电压、反向电压、反向电流的测试框 图；对于光通量测试，标准规定采用 2π立体角测试结构；对于光强测试，标准引用了 CIE-127 的推荐条件；此外，对光谱测试、热学特性测试、静电放电敏感度测试、寿命 测试等都作了明确的规定。