发光二极管测试有关的术语和定义

10/101前言ﻫ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.

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.ﻫ本文涉及的测试方法适用于紫外/可见光/红外发光二极管及其组件,其芯片测试可以参照进行。

2术语和定义

２。１发光二极管LＥＤ

除半导体激光器外,当电流激励时能发射光学辐射的半导体二极管。严格地讲,术语LED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，InｆｒａredEｍittｉngＤioｄe)；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。ﻫ２．2光轴Opticａlaxisﻫ最大发光（或辐射)强度方向中心线．

2。3正向电压VＦFoｒwａrdvolｔａgｅ

通过发光二极管的正向电流为确定值时，在两极间产生的电压降．

2。4反向电流ＩRReverｓecuｒｒeｎt

加在发光二极管两端的反向电压为确定值时，流过发光二极管的电流.ﻫ2。5反向电压VＲReverseｖoltaｇｅﻫ被测LＥD器件通过的反向电流为确定值时,在两极间所产生的电压降.ﻫ2．6总电容ＣCａｐａcitance

在规定正向偏压和规定频率下,发光二极管两端的电容。

２.7开关时间Ｓwｉtｃhingtiｍeﻫ涉及以下概念的最低和最高规定值是10％和9０%，除非特别注明。ﻫ２．7.1开启延迟时间td(ｏn)Turn—ondelaytｉme

输入脉冲前沿最低规定值到输出脉冲前沿最低规定值之间的时间间隔．

２．7.2上升时间tｒRisetime

输出脉冲前沿最低规定值到最高规定值之间的时间间隔.ﻫ２.７。3开启时间ｔｏnTurn—ontime

器件所加输入脉冲前沿的最低规定值到输出脉冲前沿最高规定值之间的时间间隔。

ton=td（on)＋ｔｒ

2.７．４关闭延迟时间tｄ（oｆｆ)Turn－offdｅlaytｉme

器件所加输入脉冲后沿的最高规定值到输出脉冲后沿最高规定值之间的时间间隔.ﻫ2.7．5下降时间tfＦａllｔｉmｅ

输出脉冲后沿最高规定值到最低规定值之间的时间间隔(见图1).ﻫ

图1开关时间延迟时间ﻫ2．７。6关闭时间toｆｆTｕrn—offｔimeﻫ器件所加输入脉冲后沿的最低规定值到输出脉冲后沿最低规定值之间的时间间隔．ﻫtofｆ=td（oｆｆ）+ｔfﻫ2.8光通量ΦvLuminousfｌuxﻫ通过发光二极管的正向电流为规定值时,器件光学窗口发射的光通量．ﻫ２.9辐射功率ΦeRaｄｉａnｔｐoｗｅrﻫ通过发光二极管的正向电流为规定值时,器件光学窗口发射的辐射功率。ﻫ2.1０辐射功率效率ηeRaｄiantpowerefficｉｅnｃy

器件发射的辐射功率与器件的电功率(正向电流乘以正向电压)的比值:ﻫηｅ=Φe/（IF·VF)

注：在与其它术语不会混淆时，可简称为辐射效率（Raｄianteｆｆiciｅｎcy).

2.11光通量效率ηｖＬumiｎousfluxeffｉｃienｃｙ

器件发射的光通量Φv与器件的电功率(正向电流IF乘以正向电压VF)的比值：ﻫηv=Φｖ/（IF·ＶF)ﻫ注：在与其它术语不会混淆时，可简称为发光效率（Ｌuｍiｎoｕｓeffｉcｉency)。

2。1２发光（或辐射)空间分布图及相关特性ﻫ2．12．1发光(或辐射）强度IvＬuｍｉnｏus（orRadiant）inｔensiｔyﻫ光源在单位立体角内发射的光（或辐射)通量,可表示为Ｉv=dΦ/dΩ。发光(或辐射）强度的概念要求假定辐射源是一个点辐射源,或者它的尺寸和光探测器的面积与离光探测器的距离相比是足够小，在这种情形,光探测器表面的光(或辐射）照度遵循距离平方反比定理,即Ｅ=I/d2.这里I是辐射源的强度，d是辐射源中心到探测器中心的距离.把这种情况称为远场条件.ﻫ然而在许多应用中，测量LED时所用的距离相对较短,源的相对尺寸太大，或者探测器表面构成的角度太大,这就是所谓的近场条件.此时，光探测器测量的光（或辐射)照度取决于正确的测量条件。

２。１２．2平均LED强度AverａgedLＥDintenｓｉtｙﻫ照射在离LED一定距离处的光探测器上的通量Φ与由探测器构成的立体角Ω的比值,立体角可将探测器的面积S除以测量距离d的平方计算得到．ﻫＩ=Φ／Ω=Φ/（S/d2）

CＩE推荐标准条件A和B(见7。2.1。2）来测量近场条件下的平均LＥＤ强度，可以分别用符号ILＥDA和ＩLEＤB来表示,用符号ＩLEDAｅ和ILEDＡv分别表示标准条件Ａ测量的平均LED辐射强度和平均LED发光强度。ﻫ２.１２。3发光(或辐射)强度空间分布图Lｕｍinouｓ（oｒRaｄiａｎt)diagrａｍ

反映器件的发光（或辐射）强度空间分布特性（见图２):ﻫIv（或Iｅ）＝ｆ（θ)

ﻫ图2辐射图和有关特性

注1:除非另外规定，发光（或辐射)强度分布应该规定在包括机械轴Z的平面内.ﻫ注2：如果发光(或辐射)强度分布图形有以Z轴为旋转对称特性，发光（或辐射）强度空间分布图仅规定一个平面.ﻫ注3:如果没有以Z轴为旋转对称特性,各种角度θ的发光(或辐射）强度分布应有要求,X、Y、Z方向要求可有详细规范定义.ﻫ2。12。4半强度角θ１/2Half-inｔensiｔyanglｅ

在发光（或辐射)强度分布图形中,发光（或辐射)强度大于最大强度一半构成的角度（见图２)．ﻫ2。１２.5偏差角ΔθMisaliｇnmeｎtaｎgle

在发光（或辐射）强度分布图形中，最大发光（或辐射)强度方向(光轴）与机械轴Z之间的夹角（见图2）。

2.1３光谱特性

２.13.1峰值发射波长λpPeak-eｍisｓiｏnwavｅlｅngthﻫ光谱辐射功率最大的波长.ﻫ2。13．2光谱辐射带宽ΔλSｐecｔｒalraｄｉationbaｎdwiｔhﻫ光谱辐射功率大于等于最大值一半的波长间隔．

2．13．3光谱功率（能量)分布P（λ）Ｓpectｒalpoｗｅrdisｔrｉｂｕtｉonﻫ在光辐射波长范围内,各个波长的辐射功率分布情况。ﻫ３最大额定值ﻫ3.1最低和最高储存温度(Tstg)ﻫ3．2最低和最高工作环境温度或管基温度（Taｍb或Tcase）ﻫ3。３最大反向电压（VR）ﻫ注：不可用于相互首尾相接的双管器件。ﻫ3.４在25℃环境或管基温度时的最大连续正向电流(IＦ）和减额定值曲线或减额定值系数．

3.5在适当地方,在规定脉冲条件下，在２５℃环境或管基温度时的最大峰值正向电流（IFM）

4主要光电特性(见表１）

ﻫ5一般要求ﻫ5．1试验条件

除非另有规定，器件的光电参数测试应按本标准规定试验条件进行．ﻫ5.１．1标准大气条件ﻫ温度：15℃~３5℃ﻫ相对湿度：２０％～8０%ﻫ气压：86ｋPａ～106kPaﻫ5.1．2仲裁试验的标准大气条件ﻫ温度：2５℃±１℃;

相对湿度：４８％~5２%;ﻫ气压：８6kPa～106ｋＰaﻫ5。1.3环境条件ﻫa)测试环境应无影响测试准确度的机械振动和电磁干扰；.

b)除非另有规定,器件全部光电参数均应在热平衡下进行；

c）测试系统应接地良好.ﻫ5.2参数要求

除非另有规定，器件测试应采取预防措施和保持下述公差。虽然在有关文件中规定的测试条件严于下述公差，但在一般情况下,应遵循下述规定的条件。ﻫa)偏置条件应在规定值的±３%以内；ﻫb)输入脉冲特性,重复频率和频率等的误差应在±１0％以内；

c)测量开关参数的误差应在±5％以内;

d)测量直流电参数误差不大于±2%；

ｅ）测量辐射功率的误差不大于5％;ﻫｆ）测量峰值辐射波长的误差不大于±2nm;ﻫｇ)测量半强度角误差不大于1０％；

h）测量发光强度误差不大于25%.

６测试方法

测试方法分为:

a）10０0类电特性测试方法

－－方法1００１正向电压ﻫ—-方法１002反向电压ﻫ--方法10０3反向电流ﻫ—-方法1004总电容

b）２000类光特性测试方法ﻫ—-方法2001平均LＥD强度ﻫ—－方法2002半强度角和偏差角

－－方法2003光通量和发光效率ﻫ—－方法２004辐射通量和辐射效率

—－方法200５峰值发射波长，光谱辐射带宽和光谱功率分布ﻫc）３00０类光电特性测试方法

-—方法30０1开关时间ﻫ6.１1000类电特性测试方法

6。１。１方法1001：正向电压ﻫ6.1.1。1目的

测量ＬEＤ器件在规定正向工作电流下，两电极间产生的电压降.

6．1.1。２测试框图（见图3)

图3方法１00１测试框图ﻫD-—被测ＬEＤ器件;ﻫG-－恒流源；ﻫA-—电流表；

Ｖ-－电压表．

６.１.１．3测试步骤ﻫa)按图３原理连接测试系统，并使仪器预热;ﻫb)调节恒流源，使电流表读数为规定值,这时在直流电压表上的读数即为被测器件的正向电压。ﻫ６.1。1。4规定条件

环境或管基温度;ﻫ电源电压;ﻫ正向偏置电流。

６．1.2方法1０0２:反向电压ﻫ6。１.2。１目的

测量通过ＬED器件的反向电流为规定值时,在两电极之间产生的反向电压．

6.1.２。２测试框图（见图4）

图４方法10０2测试框图

Ｄ－—被测ＬED器件；

G-—稳压源；

A——电流表；ﻫＶ－-电压表。

ﻫ６．1。2。3测试步骤ﻫa)按图4原理连接测试系统，并使仪器预热。

b)调节稳压电源,使电流表读数为规定值,这时在直流电压表上的读数即为被测器件的反向电压。

6.1。2.4规定条件

环境或管基温度；

电源电压；ﻫ反向电流.ﻫ6。1.３方法10０3：反向电流ﻫ6.1.3.1目的ﻫ测量在被测LＥＤ器件施加规定的反向电压时产生的反向电流.ﻫ6.1。3．2测试框图（见图5）

ﻫ图5方法1００３测试框图ﻫD－—被测ＬED器件;ﻫG-—稳压源;ﻫA——电流表;ﻫV－－电压表．ﻫﻫ6.1。3.３测试步骤

ａ)按图5原理连接测试系统，并使仪器预热.

ｂ）调节稳压电源，使电压表读数为规定值,这时在直流电流表上的读数即为被测器件的反向电流。

6。１.3。４规定条件

环境或管基温度；ﻫ电源电压；ﻫ反向电流。ﻫ6.１.4方法1０0４：总电容ﻫ6.１。4.1目的ﻫ在被测ＬEＤ器件施加规定的正向偏压和规定频率的信号时，测量被测器件两端的电容值.

6.1．4。2测试框图（见图6）

ﻫ图６方法100４测试框图

D－－被测ＬED器件；

C0—-隔离电容;

A-—电流表；

V-—电压表；ﻫL－—电感．

6．1.４．3测试步骤ﻫa）按图6原理连接测试系统，并使仪器预热；

b)调节电压源和调节电容仪，分别给被测LEＤ器件施加规定的正向偏压和规定频率的信号，将电容仪刻度盘上读数扣去电容C０等效值即为被测LＥD器件总电容值.

6.１.4．４规定条件

环境或管基温度；

正向偏置电压;

电容仪提供规定频率的信号．ﻫ6.２2000类光特性测试方法

6.2。１方法200１:平均LEＤ强度ﻫ6.２。1。1目的ﻫ测量半导体发光二极管平均LED强度.

６.2.1.2测试框图（见图7）ﻫﻫ图7方法2001测试框图

D—－被测LED器件;

G——电流源;ﻫＰD