LED bandymo standartai ir bandymo metodai

Koks yra LED bandymo standartas?
Puslaidininkinis šviesos diodas (LED) yra naujo tipo šviesą skleidžiantis kūnas, pasižymintis dideliu elektrooptiniu efektyvumu, mažu dydžiu, ilgu tarnavimo laiku, žema įtampa, energiją taupančiu ir aplinkos apsauga, todėl tai idealus apšvietimo prietaisas kitai kartai. LED fotoelektrinis bandymas yra svarbi ir vienintelė priemonė LED fotoelektriniam veikimui patikrinti, o atitinkami bandymų rezultatai yra pagrindas vertinti ir atspindėti dabartinį LED pramonės išsivystymo lygį šalyje. LED optoelektroninių bandymų metodų standartų kūrimas yra svarbus būdas vienodai išmatuoti LED gaminių optoelektronines savybes, ir tai yra prielaida, kad bandymų rezultatai iš tikrųjų atspindėtų mano šalies LED pramonės išsivystymo lygį. Kartu su naujausiu nacionaliniu LED bandymo metodo standartu šiame straipsnyje pristatomi keli pagrindiniai LED fotoelektrinio veikimo bandymo aspektai.

1. Įvadas
Puslaidininkiniai šviesos diodai (LED) buvo plačiai naudojami posūkių žibintuose, signaliniuose žibintuose, prietaisų ekranuose, mobiliųjų telefonų foniniame apšvietime, transporto priemonių šviesos šaltiniuose ir kitais atvejais, ypač tobulėjant baltos šviesos diodų technologijai, LED tapo vis plačiau naudojami apšvietimo srityje. Tačiau anksčiau nebuvo išsamių nacionalinių ir pramonės standartų LED bandymams. Gamybos praktikoje buvo naudojami tik santykiniai parametrai. Įvairūs gamintojai, vartotojai ir tyrimų įstaigos dėl to daug ginčijosi, o tai turėjo didelės įtakos vidaus LED pramonės plėtrai. Todėl atsirado nacionalinis puslaidininkinių šviesos diodų bandymo metodų standartas.

2. LED bandymo metodas
Atsižvelgiant į realius įvairių LED taikymo sričių poreikius, LED bandymai turi apimti daugelį aspektų, įskaitant: elektrines charakteristikas, optines charakteristikas, perjungimo charakteristikas, spalvų charakteristikas, šilumines charakteristikas, patikimumą ir kt.

2.1 Elektrinės charakteristikos
Šviesos diodas (LED) yra vienpoliarinis PN sandūros diodas, sudarytas iš puslaidininkinių neorganinių medžiagų, kuris yra puslaidininkinio PN sandūros diodo rūšis, o jo įtampos ir srovės santykis vadinamas volt-ampero charakteristika. Iš paveikslėlio matyti, kad LED elektrinės charakteristikos parametrai apima tiesioginę srovę, tiesioginę įtampą, atvirkštinę srovę ir atvirkštinę įtampą. Kad LED normaliai veiktų, jis turi būti maitinamas tinkama srove ir įtampa. Atlikus LED elektrinių charakteristikų bandymą, galima nustatyti maksimalią leistiną LED tiesioginę įtampą, tiesioginę srovę ir atvirkštinę įtampą bei srovę, taip pat optimalią LED darbinę elektrinę galią.

LED voltų-amperų charakteristikos kreivė

Šviesos diodų elektrinių charakteristikų bandymas paprastai atliekamas naudojant įtampos ir ampermetrą, kai maitinimo šaltinis yra atitinkamas nuolatinės srovės ir nuolatinės įtampos šaltinis.

2.2 Optinės charakteristikos
Panašiai kaip ir kitų šviesos šaltinių, LED šviesos charakteristikų bandymas daugiausia apima šviesos srautą ir šviesos efektyvumą, spinduliavimo srautą ir spinduliuotės efektyvumą, šviesos intensyvumą ir šviesos intensyvumo pasiskirstymo charakteristikas bei spektrinius parametrus.
(1) Šviesos srautas ir šviesos efektyvumas
Yra du šviesos srauto bandymo metodai: integruojančios sferos metodas ir kintamo kampo fotometro metodas. Kintamo kampo fotometro metodas yra tiksliausias šviesos srauto bandymo metodas, tačiau kadangi jis užtrunka ilgai, šviesos srautui matuoti dažniausiai naudojamas integruojančios sferos metodas. Kaip parodyta paveikslėlyje apačioje, yra dvi bandymo struktūros, skirtos LED šviesos srautui matuoti naudojant esamą integruojančios sferos metodą.

Pilno erdvinio kampo bandymas

2兀 kietojo kampo bandymas

Be to, šviesos šaltinio savaiminė šviesos absorbcija turės įtakos bandymo rezultatams, kai šviesos srautas matuojamas integruojančios sferos metodu. Todėl dažnai naudojami pagalbiniai žibintai, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Pagalbinio žibinto metodas, skirtas pašalinti savaiminio sugerties efektą

Išmatavus šviesos srautą, LED šviesos efektyvumą galima išmatuoti naudojant elektrinių parametrų testerį. Spinduliavimo srauto ir spinduliavimo efektyvumo bandymo metodai yra panašūs į šviesos srauto ir šviesos efektyvumo matavimo metodus.

(2) Šviesos intensyvumo ir šviesos intensyvumo pasiskirstymo charakteristikos

Taškinės šviesos bandymas

LED šviesos intensyvumo bandymas

Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, taškinio šviesos šaltinio šviesos intensyvumas yra tolygiai paskirstytas visomis erdvės kryptimis, o bandymo rezultatai, gauti detektorių su skirtingomis priėmimo apertūromis skirtingais atstumais, nepasikeis. Tačiau dėl nepastovaus šviesos diodų šviesos intensyvumo pasiskirstymo bandymo rezultatai skiriasi. Bandymo atstumas ir detektoriaus apertūra skiriasi. Todėl CIE-127 siūlo dvi rekomenduojamas bandymo sąlygas, kad kiekvieną šviesos diodą būtų galima išbandyti ir įvertinti šviesos intensyvumui tomis pačiomis sąlygomis. Šiuo metu CIE-127 sąlygas cituoja įvairūs šviesos diodų gamintojai ir bandymų agentūros.

CIE-127 rekomenduojamos LED šviesos intensyvumo bandymo sąlygos

Didelio tikslumo rotacinis šviestuvas goniofotometras 

(3) Spektriniai parametrai
Šviesos diodų (LED) spektriniai charakteristikos parametrai daugiausia apima didžiausią emisijos bangos ilgį, spektrinės spinduliuotės pralaidumą ir spektrinės galios pasiskirstymą. Monochromatinio LED spektras yra vienas pikas, o jo charakteristikos išreiškiamos didžiausio bangos ilgio ir pralaidumo rodikliais, o balto LED spektras sudarytas iš kelių monochromatinių spektrų. Visų LED spektrines charakteristikas galima pavaizduoti spektrinės galios pasiskirstymu, o chromatiškumo parametrus taip pat galima apskaičiuoti pagal LED spektrinės galios pasiskirstymą.
Spektrinio galios pasiskirstymo bandymas turi būti atliekamas spektroskopiškai, kad būtų galima atskirti kiekvienos spalvos šviesą nuo mišrios šviesos matavimui. Paprastai šviesos skaidymui galima naudoti prizmes ir gardeles.

Balto LED spektrinis galios pasiskirstymas

2.3 Jungiklio charakteristikos
Šviesos diodų perjungimo charakteristikos reiškia šviesos, elektros ir spalvos pokyčių charakteristikas šviesos diodo įjungimo ir išjungimo metu. Išbandžius šviesos diodų perjungimo charakteristikas, galima nustatyti šviesos diodo darbinės būsenos ir medžiagų savybių kitimo dėsnius įjungimo ir išjungimo metu.

2.4 Spalvų charakteristikos
Šviesos diodų spalvų charakteristikos daugiausia apima chromatines koordinates, dominuojantį bangos ilgį, spalvos grynumą, spalvos temperatūrą ir spalvų perteikimą ir kt. Šviesos diodų spalvų charakteristikos yra ypač svarbios baltiems šviesos diodams.
Esami spalvų charakteristikų bandymo metodai apima spektrofotometriją ir integralinį metodą. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau: spektrofotometrinis metodas – tai šviesos diodo spektrinio galios pasiskirstymo matavimas monochromatoriumi, o tada, naudojant chromatinę svorinę funkciją, integravimas, siekiant gauti atitinkamus chromatinius parametrus; integravimo metodas – specialaus spalvų filtro ir fotodetektoriaus naudojimas chromatiniams parametrams tiesiogiai matuoti; spektrofotometrijos tikslumas yra daug didesnis nei integravimo.

LED spalvų charakteristikų bandymo metodas

LPCE-2(LMS-9000)Aukšto tikslumo spektroradiometro integravimo rutulio sistema

2.5 Šiluminės savybės
Šviesos diodų (LED) terminės charakteristikos daugiausia susijusios su šilumine varža ir sandūros temperatūra. Šiluminė varža – tai temperatūros skirtumo šilumos srauto kelyje ir visame kelyje išsklaidytos galios santykis. Sandūros temperatūra – tai LED PN sandūros temperatūra. LED terminė varža ir sandūros temperatūra yra svarbūs veiksniai, turintys įtakos LED optoelektroniniam veikimui.
Paprastai yra du LED sandūros temperatūros bandymo metodai: vienas yra matuoti LED lusto paviršiaus temperatūrą infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo mikroskopu arba mikro termoelementu ir laikyti ją LED sandūros temperatūra, tačiau tikslumas nėra pakankamas; pirmasis yra nustatyti LED sandūros temperatūrą naudojant atvirkštinį tiesioginės įtampos ir sandūros temperatūros santykį esant tam tikrai srovei.

T5_LED terminio ir elektrinio veikimo analizatorius

2.6 Patikimumas
Šviesos diodų patikimumas apima elektrostatinio jautrumo charakteristikas, tarnavimo laiką, aplinkos charakteristikas ir kt. Elektrostatinio jautrumo charakteristika reiškia elektrostatinės iškrovos įtampą, kurią šviesos diodas gali atlaikyti. Dėl didelės kai kurių šviesos diodų varžos ir trumpo atstumo tarp teigiamo ir neigiamo elektrodų, jei elektrostatinis krūvis abiejuose galuose susikaupia iki tam tikros vertės, ši elektrostatinė įtampa pralaužs PN sandūrą. Todėl būtina išbandyti šviesos diodų elektrostatinio jautrumo charakteristikas, kad būtų gauta šviesos diodų elektrostatinės iškrovos gedimų slenkstinė įtampa. Šiuo metu realiame gyvenime elektrostatinės iškrovos reiškiniui imituoti paprastai naudojamas žmogaus kūno režimas, mašinos režimas ir įrenginio įkrovimo režimas.

Norint stebėti šviesos diodo šviesos charakteristikų kitimo dėsnį ilgalaikio nepertraukiamo naudojimo sąlygomis, būtina atlikti šviesos diodo imties bandymą ir ilgalaikio stebėjimo bei statistikos būdu gauti šviesos diodo tarnavimo parametrus. Šviesos diodų aplinkos charakteristikų bandymui dažnai naudojami įvairūs natūralūs veiksniai, su kuriais susiduria šviesos diodas, imituojantys įvairius natūralius poveikius, paprastai: smūgio bandymai aukštoje ir žemoje temperatūroje, drėgmės ciklo bandymai, druskos purškimo bandymai, smėlio ir dulkių bandymai, apšvitinimo bandymai, vibracijos ir smūgio bandymai, kritimo bandymai, išcentrinio pagreičio bandymai ir kt.

Aukštos ir žemos temperatūros drėgmės kamera

3. Nacionalinių standartų formulavimas
Apibendrinant aukščiau pateiktus bandymo metodus, nacionalinis puslaidininkinių šviesos diodų bandymo metodų standartas pateikė atitinkamas nuostatas dėl šviesos diodų elektrinių, optinių, terminių, elektrostatinių charakteristikų ir tarnavimo laiko bandymo. Elektrinių charakteristikų bandymui standarte nurodoma šviesos diodų tiesioginės įtampos, atvirkštinės įtampos ir atvirkštinės srovės bandymo blokinė schema; šviesos srauto bandymui standarte nurodoma 2π erdvinio kampo bandymo struktūra; šviesos intensyvumo bandymui standarte nurodomos CIE-127 rekomenduojamos sąlygos. Be to, aiškiai nurodyti spektroskopinis bandymas, terminių charakteristikų bandymas, elektrostatinio išlydžio jautrumo bandymas, tarnavimo laiko bandymas ir kt.

ESD61000-2_Elektrostatinės iškrovos simuliatorius

4. Išvada
Nacionalinio standarto formuluotė apibendrina esamus LED bandymų metodus ir atnaujina mokslinius bei taikomus metodus iki standartinių bandymų metodų, kurie pašalina skirtumus tarp visų gyvenimo sričių LED bandymų srityje ir leidžia bandymų rezultatams tiksliau atspindėti bendrą šalies LED pramonės lygį. Tačiau atsižvelgiant į nuolatinę LED technologijų plėtrą, nacionalinių standartų formulavimas nėra atliekamas kartą ir visiems laikams, todėl standarte visada turėtų būti įtrauktos naujausios ir tinkamiausios bandymų technologijos.

Lisun Instruments Limited rado LISUN GROUP 2003. LISUN kokybės sistema buvo griežtai sertifikuota pagal ISO9001:2015. Kaip CIE narys, LISUN produktai yra sukurti remiantis CIE, IEC ir kitais tarptautiniais ar nacionaliniais standartais. Visi gaminiai turi CE sertifikatą ir patvirtinti trečiosios šalies laboratorijos.

Mūsų pagrindiniai produktai yra Goniophotometras, Integruojanti sfera, Spektroradiometras, Viršįtampių generatorius, ESD simuliatoriaus ginklai, EMI imtuvas, EMC bandymo įranga, Elektros saugos testeris, Aplinkos rūmai, Temperatūros kamera, Klimato kamera, Šiluminė kamera, Druskos purškimo testas, Dulkių bandymo kamera, Neperšlampamas testas, RoHS testas (EDXRF), Švytėjimo laido bandymas bei Adatos liepsnos testas.

Nedvejodami susisiekite su mumis, jei jums reikia pagalbos.
Technikos skyrius: Service@Lisungroup.com, Mobilusis / WhatsApp: +8615317907381
Pardavimo skyrius: Sales@Lisungroup.com, Mobilusis / WhatsApp: +8618117273997