淺談我國LED檢測技術發展

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-05-05

瀏覽次數:次

 在LED檢測技術方面，由于LED產品的特性與傳統光源有較大差別。LED的發光與結溫度有密切的關系，照明產品，在LED產品的光學和光電參數測試中，環境溫度、散熱器或殼體溫度的變化都會改變LED的結溫，從而影響光輸出。在LED燈具的光度測試中，往往是發光器件與燈具殼件是不可分離，需要一體測試，通常采用絕對光度測量方法。某些高亮度LED的藍光會引起人眼視網膜光化學損傷，根據IEC62471"燈和燈系統的光生物安全"系列標準，對LED產品的光化學損傷的測試，商業照明燈具，也是目前產業界關注的熱點之一。此外，LED產品的具有長壽命特點，我們無法像普通照明產品進行長期燃點試驗，必須采用一定的加速測試方法，預測LED產品的有效壽命，如美國"能源之星"采用LM80標準、我國正在制訂的LED壽命加速試驗方法標準。

因此，近幾年國際上在LED產品性能測量技術和檢測設備方面發展迅速。在我國，隨著LED產業的快速發展，檢測技術及設備的創新能力顯著提高，辦公照明，推出了一系列滿足當前產業急需的先進檢測設備；尤其在LED產品的光學和能效檢測、燈具的空間光分布測量、壽命的加速試驗檢測、光生物輻射安全檢測等方面，開發出了具有國際競爭力的先進檢測設備。

一、LED產品的光學和能效檢測

在LED產品的性能測試中，溫度控制十分重要。根據國內外的相關標準，LED器件一般控制結溫度或殼體熱點溫度；對于LED模塊，則控制模塊熱沉上的熱點溫度；而LED應用產品，則以環境溫度為基準。因此，在LED產品的光學和能效檢測中，行業資訊，針對LED器件、模塊和應用產品，綠色照明，測試設備中的溫度控制方式非常重要。

某些LED產品的光束指向性比較強，在積分球中測量時，光束投射區域、擋屏位置等比較敏感，IESNALM79標準和CIE127技術報告都作出了規定， LED置換工程，建議采用較高光譜反射比的1球內壁涂層材料。美國NIST在推動國際LED標準測試方法標準，走在了世界的前列，對測試設備也提出了極高的要求。圖1中的恒溫積分球，是浙大三色公司為美國國家標準與技術研究院NIST研制的LED標準測試設備，可對LED器件、模塊、應用產品等三類LED產品實現恒溫測試。

二、LED燈和燈具的空間光分布檢測

分布光度計是測量光源和燈具空間發光強度分布的光度測量設備。圖2是國際照明委員會CIE70技術文件中推薦的一種反光鏡分布光度計的原理結構，反光鏡始終繞著中心軸旋轉，在反光鏡和光度探測器之間可以精確設置一系列消雜散光光闌，LED照明品牌，非常有效地消除雜散光。這種分布光度計因比較適合各種復雜光束的空間光分布測量，已被全球一百多個實驗室采用，目前使用量第一。我國的幾家國家實驗室也采用了這種反光鏡分布光度計。

近年來，隨著LED技術的快速發展，LED產品的空間光分布測量越來越受到國際國內的關注。與傳統光源及燈具相比，LED照明產品往往存在較復雜的光束分布，可能有一定的空間色度差異，因此對LED產品的空間光分布測量提出了新的要求，不僅要測試LED的空間光強分布，同時要測量空間色度不均勻性分布。此外，對于許多實驗室，車間照明，空間場地制約了高性能設備的應用，為了節約空間，目前我國也研發出了采用兩塊反光鏡的分布光度計。

追蹤反光鏡式分布光度計是我國自主研制的大型光度測試設備。它借鑒了在液晶顯示運動偽像測量中光學追蹤測量的思想，解決了以前幾種圓周運動反光鏡式分布光度計中的測量光束軸線不固定、消雜散光差，或光電探測器在空間運動等一系列問題。同時結合了中心旋轉反光鏡式分布光度計和圓周運動反光鏡式分布光度計的優點，測量中燈具的位置保持不變，測量光束垂直入射探測器，光電探測器的位置保持固定；在測量光路中設置的多個消雜散光光闌，能夠幾乎完全消除測試室地面、墻面和天花板等互相反射雜散光。同時通過專門設計的新型高精度色度測量系統，LED天花燈，可以實現準確快速地測得LED模塊或燈具的空間光色分布。該分布光度計測試范圍廣，工程照明，占地面積小,測量精度高，滿足CIENO.70，CIE121以及BSEN13032等國際標準的測量要求。

三、LED產品的光生物輻射安全檢測和評估

隨著光生物學研究的發展，光輻射安全問題越來越引起人們的關注。尤其是近幾年迅速發展的LED，芯片的功率和外量子效率大幅度提高，大功率藍光LED芯片已廣泛應用于普通照明領域；高功率多芯片集成及二次光學技術的發展，使LED的光輻射危害性更加令人關注。對人眼視網膜光輻射損傷的安全評估，質量，需要測量300nm～700nm的藍光光化學危害的輻射亮度和380nm～1400nm的視網膜熱危害的輻射亮度，并需符合類似于人眼結構的測量條件，對測試技術和裝備提出了較高要求。圖4是我國專家在美國國家標準與技術研究院NIST建立的基于人眼視網膜輻射亮度計的LED光生物輻射安全測試裝置。圖5是我國具有自主知識產權的LED光生物輻射安全檢測和評估系統，主要用于非激光類各種光源、燈具及電器產品中的光輻射源的光輻射安全測試和等級評價。我國不僅牽頭LED光生物輻射安全測量方法國際標準化活動，相應的檢測設備也走在了國際領先行列。

四、LED壽命加速試驗

LED產品的壽命可達到數萬小時，產業資訊，如何進行產品的壽命評估，全球LED產業界都非常關注。可行的方法是基于LED結工作溫度的加速熱應力試驗。美國LM-80標準規定了三種試驗溫度：85℃、55℃和自定義（25℃），獲得LED在幾種溫度下的光衰退曲線，試驗時間為6000小時。我國正在起草的LED壽命加速試驗標準沒有對試驗溫度作具體規定，辦公照明，一般需根據LED結構材料特性選定加速試驗熱應力。圖6是我國自主研發的LED壽命和可靠性加速試驗裝置，可同時進行三個溫度區的試驗，每個溫度區可進行30個樣品的試驗。檢測系統實時檢測每一試驗LED樣品在規定電參數（正向電流）下的光強和色品坐標隨時間的衰退曲線。同時還實時記錄結溫（殼溫）和試驗中的電學參數，自動給出LED的有效壽命等等參數。

LED的潛力和優勢不斷發展，未來五至十五年將是LED照明從傳統（替代型）照明進入革命性（人性化）照明的發展時期，產業界應關注國際標準的動向，LED天花燈，LED-T5一體化燈管，迎接新產業的發展機遇和挑戰。我國在國際標準化活動中，從早期的跟蹤和等同采用國際標準，以及本世紀初開始積極參與國際標準的制訂，到今天開始部分主導國際標準。經過國際金融危機的動蕩，中國在國際舞臺上的地位正在發生新的變化，我國在半導體照明國際標準中的話語權也不斷增強，對我國在未來國際貿易中將產生重要影響。我國在半導體照明檢測技術和裝備有了重大進展，在國際上的地位日益提高，尤其在LED檢測技術標準的制訂中，我國在某些關鍵性國際標準的主導地位已得到肯定。