淺析LED 半導(dǎo)體照明存在的測(cè)試問(wèn)題及改進(jìn)措施

張 寧

（貴州省機(jī)械電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院科技部，550081）

0 前言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體照明與LED 技術(shù)產(chǎn)業(yè)，得到快速發(fā)展，對(duì)技術(shù)檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)與標(biāo)準(zhǔn)體系的需求越來(lái)越迫切。LED 技術(shù)，作為新能源產(chǎn)品應(yīng)用在現(xiàn)今照明領(lǐng)域。其特征、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)與普通熒光燈、白熾燈相比，存在較大的差別。隨著技術(shù)不斷的創(chuàng)新，現(xiàn)今LED 產(chǎn)品呈現(xiàn)多變性、多樣性。隨著周邊產(chǎn)品和技術(shù)的不斷繁衍，客戶需求量的不斷增加，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與管理措施的不足逐漸顯露，導(dǎo)致LED 產(chǎn)品檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)定義、技術(shù)評(píng)估等工作滯后。影響我國(guó)LED 半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展。

1 LED 半導(dǎo)體照明測(cè)試存在的問(wèn)題

LED 半導(dǎo)體產(chǎn)品，與傳統(tǒng)白熾燈、熒光燈類似，是通過(guò)熱學(xué)參數(shù)、電學(xué)參數(shù)、色度參數(shù)、光度參數(shù)、可靠性、穩(wěn)定性、老化特性、安全性等參數(shù)，進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)試。但是，由于LED 照明產(chǎn)品獨(dú)特得發(fā)光特征。單個(gè)LED 是具有光源特征。當(dāng)多個(gè)LED 組成燈具與光源產(chǎn)品。多樣得結(jié)構(gòu)組成，產(chǎn)生了復(fù)雜的光源特征。同時(shí),由于LED 產(chǎn)品具有獨(dú)特得特性與復(fù)雜得現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,散熱架構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電源和LED 光源模組等組成部分的緊密結(jié)合，然而，不同LED 產(chǎn)品應(yīng)用的配光架構(gòu)與光源分布也大為不同。在融合LED 產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，及其特異功能特點(diǎn)。因此，LED 產(chǎn)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，不能使用傳統(tǒng)的光源測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。原有的傳統(tǒng)光源測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)不適用于LED 新型產(chǎn)品的測(cè)試工作。需要完善和成立符合現(xiàn)今LED 產(chǎn)品特點(diǎn)的新型測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 LED 燈源的壽命測(cè)試

使用壽命的長(zhǎng)久，是LED 燈源產(chǎn)品的主要特點(diǎn)之一，光衰的特性，是LED 燈源產(chǎn)品的重要測(cè)試指標(biāo)之一，但是，LED 燈源產(chǎn)品壽命測(cè)試在測(cè)試過(guò)程中，所需時(shí)間較長(zhǎng)，因此，需要?jiǎng)?chuàng)新和研發(fā)新型測(cè)試技術(shù)，來(lái)加快LED 燈源產(chǎn)品的老化和使用時(shí)間?，F(xiàn)今，測(cè)試的技術(shù)主要以溫度加速老化、物理加速老化、電壓加速老化和電流加速老化為主。但是種種的測(cè)試技術(shù)，尚未定義一個(gè)統(tǒng)一得測(cè)試準(zhǔn)則。

1.2 LED 燈源的結(jié)溫測(cè)試

燈具的燈源產(chǎn)生，發(fā)熱是燈源產(chǎn)品的特點(diǎn)之一，由于LED燈源溫度的高低，會(huì)直接影響LED 燈源的器件壽命、可靠性、穩(wěn)定性、出光效率、發(fā)射波長(zhǎng)與安全性。因此，對(duì)熱阻和結(jié)溫等參數(shù)，進(jìn)行合理、科學(xué)、準(zhǔn)確的測(cè)試，是必備的，目前，我國(guó)燈源行業(yè)內(nèi)對(duì)LED 產(chǎn)品的測(cè)試技術(shù)，主要是以光譜學(xué)、電學(xué)參數(shù)法和紅外熱像儀法，進(jìn)行檢測(cè)，但是至今，行業(yè)內(nèi)還未制定一套科學(xué)的測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 LED 燈源的光強(qiáng)測(cè)試

當(dāng)前，光強(qiáng)測(cè)試技術(shù)，主要依據(jù)于CIE127 Measurement of LEDs，相對(duì)于平均光亮強(qiáng)度，本文推薦兩種測(cè)量幾何條件。對(duì)于探測(cè)器與LED 頂端得距離，分別為100mm 與316mm。但是，高亮度、大功率得LED 光源產(chǎn)品，測(cè)試距離r 在316mm 和100mm 直接的實(shí)測(cè)光強(qiáng)，沒(méi)有統(tǒng)一。

1.4 LED 燈源的光效測(cè)試

光效指標(biāo)，是LED 燈源產(chǎn)品節(jié)能效果得重要測(cè)試指標(biāo)之一。但是，LED 作為半導(dǎo)體照明元件，溫度參數(shù)條件對(duì)LED 燈源的影響較為明顯。目前，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)LED 燈源產(chǎn)品的測(cè)試，老化溫度條件或者初始條件要求不一致。而且，對(duì)工作溫度和環(huán)境溫度等參數(shù)要求，也不明確。因此，導(dǎo)致可比性較差，實(shí)際值與理想值存在較大的差距，該原因也直接影響能效、光效的測(cè)試結(jié)果。

1.5 LED 燈源的光通量測(cè)試

LED 燈源光通量的常用方法之一是光通量測(cè)試技術(shù)，具研究報(bào)告與測(cè)試實(shí)踐分析，受放置方向、燈具尺寸、環(huán)境溫度和響應(yīng)時(shí)間等因素影響。LED 的光通量測(cè)試結(jié)果存在較大的差距，例如，相對(duì)演出燈、隧道燈、路燈和探照燈等大功率LED 燈源。除采用較大尺寸球體所帶來(lái)得誤差，還有燈具表面光擾、表面溫差等因素，都將會(huì)影響最終的測(cè)試結(jié)果。即使采用側(cè)面安裝方法，也會(huì)因燈源形狀的不一致，而難以采用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試策略。雖然，現(xiàn)今主要是通過(guò)分布式光通量計(jì)量，進(jìn)行測(cè)試計(jì)算。但是在定義標(biāo)準(zhǔn)方面有較大的困難，兩種測(cè)試方法的結(jié)果，存在不同程度的參數(shù)差距。

2 存在問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

隨著LED 燈源技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，LED 燈源測(cè)試問(wèn)題越來(lái)越明顯，因此，在國(guó)家大力推動(dòng)LED 行業(yè)規(guī)劃中，完善LED 燈源得測(cè)試策略，確定LED 燈源得測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，制定LED 燈源測(cè)試得標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。建設(shè)LED 燈源檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)等，都是目前急需的重要內(nèi)容。

2.1 完善LED 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)

隨著LED 行業(yè)的技術(shù)與發(fā)展的水平進(jìn)步，目前生產(chǎn)LED 燈具得國(guó)家，都會(huì)把LED 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為增加行業(yè)影響力的中重要方式之一。在這種環(huán)境中，國(guó)內(nèi)在吸取以往行業(yè)發(fā)展中的教訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)時(shí)，也積極參與LED 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定中來(lái)，把行業(yè)規(guī)范當(dāng)作行業(yè)引導(dǎo)的重要推動(dòng)力。因此，我們要加強(qiáng)、加快對(duì)LED行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的建立，為測(cè)量結(jié)果得準(zhǔn)確，在測(cè)試條件應(yīng)該改進(jìn)不足之處，如：光強(qiáng)測(cè)試中應(yīng)該延長(zhǎng)測(cè)試距離或取消近場(chǎng)測(cè)量。此外,還需要特別注意測(cè)試的溫度環(huán)境、方向性等。在測(cè)試方法完善時(shí)，應(yīng)盡量保證測(cè)試方法的一致性，例如：在測(cè)試結(jié)溫參數(shù)時(shí)，目前有電學(xué)參數(shù)法、光譜測(cè)試法、紅外熱像儀法等測(cè)試方法，應(yīng)制定一致得測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。從而推動(dòng)我國(guó)LED 產(chǎn)業(yè)更加健快速、穩(wěn)定得發(fā)展。

2.2 LED 照明測(cè)試服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)

根據(jù)LED 行業(yè)迫切需求，加快建設(shè)LED 燈源產(chǎn)品服務(wù)平臺(tái)，有效地展開LED 燈源產(chǎn)品測(cè)試技術(shù)的研發(fā)工作，通過(guò)對(duì)相關(guān)測(cè)試工作的研究，對(duì)現(xiàn)今所存在的測(cè)試問(wèn)題，已經(jīng)得出較多的研究結(jié)果，通過(guò)科學(xué)的針對(duì)性研究，分析得出和掌握合理的LED 燈具測(cè)試方法。只有這樣，才能在LED 燈源產(chǎn)品的測(cè)試儀器與測(cè)試策略方面，取到有效的研究成果。其次，根據(jù)測(cè)試技術(shù)和測(cè)試儀器的研究成果，積極參與和組織LED 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)、加快LED 燈源產(chǎn)品測(cè)試的一致性、統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)化。提升LED 燈源產(chǎn)品行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

3 結(jié)論

在我國(guó)LED 行業(yè)發(fā)展的近30年來(lái)，LED 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作也得到很大的提升，已經(jīng)形成了一套標(biāo)準(zhǔn)化得測(cè)試架構(gòu)。隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷進(jìn)步，測(cè)試機(jī)構(gòu)的測(cè)試水平提高，這直接影響到整個(gè)LED 行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量水平，使LED 燈源產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，從而，促進(jìn)整個(gè)LED 行業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)性發(fā)展步伐。

[1] SJ/T11141，《LED 顯示屏通用規(guī)范》[s]，北京，中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部.2003.

[2] SJ/T11281，《發(fā)光二極管（LED）顯示屏測(cè)試方法》[s]，北京，中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部，2007.

[3]馬文波，鄭代順.LED 照明產(chǎn)品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)討論[J].中國(guó)照明，2007年第7 期，112-117.

[4]李倩，潘建根.LED 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)國(guó)內(nèi)外最新進(jìn)展.http://www.everfine.cn/tech_view.asp?id=170.