發(fā)光二極管測試有關(guān)的術(shù)語和定義

10/101前言?半導(dǎo)體發(fā)光二極管是一種重要的光電子器件，它在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中均有非常廣泛的應(yīng)用。發(fā)光二極管雖小,但要準(zhǔn)確測量它的各項(xiàng)光和輻射參數(shù)并非一件易事．目前在世界范圍內(nèi)的測試比對(duì)還有較大的差異。鑒于此,CＩE（國際照明委員會(huì)）TＣ2－34小組對(duì)此進(jìn)行了研究，所提出的技術(shù)報(bào)告形成了CIE1２7-199７文件.

中國光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)光電器件專業(yè)分會(huì)根據(jù)國內(nèi)及行業(yè)內(nèi)部的實(shí)際情況，初步制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”發(fā)光二極管測試方法”，20０2年起在行業(yè)內(nèi)部試行.本文敘述了與發(fā)光二極管測試有關(guān)的術(shù)語和定義，在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹了測試方法和測試裝置的要求，以期收到拋磚引玉之效果.?本文涉及的測試方法適用于紫外/可見光/紅外發(fā)光二極管及其組件,其芯片測試可以參照進(jìn)行。

2術(shù)語和定義

２。１發(fā)光二極管LＥＤ

除半導(dǎo)體激光器外,當(dāng)電流激勵(lì)時(shí)能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴(yán)格地講,術(shù)語LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見光的二極管；發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管（IRＥＤ，InｆｒａredEｍittｉngＤioｄe)；發(fā)射峰值波長在可見光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管；但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。?２．2光軸Opticａlaxis?最大發(fā)光（或輻射)強(qiáng)度方向中心線．

2。3正向電壓VＦFoｒwａrdvolｔａgｅ

通過發(fā)光二極管的正向電流為確定值時(shí)，在兩極間產(chǎn)生的電壓降．

2。4反向電流ＩRReverｓecuｒｒeｎt

加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時(shí)，流過發(fā)光二極管的電流.?2。5反向電壓VＲReverseｖoltaｇｅ?被測LＥD器件通過的反向電流為確定值時(shí),在兩極間所產(chǎn)生的電壓降.?2．6總電容ＣCａｐａcitance

在規(guī)定正向偏壓和規(guī)定頻率下,發(fā)光二極管兩端的電容。

２.7開關(guān)時(shí)間Ｓwｉtｃhingtiｍe?涉及以下概念的最低和最高規(guī)定值是10％和9０%，除非特別注明。?２．7.1開啟延遲時(shí)間td(ｏn)Turn—ondelaytｉme

輸入脈沖前沿最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最低規(guī)定值之間的時(shí)間間隔．

２．7.2上升時(shí)間tｒRisetime

輸出脈沖前沿最低規(guī)定值到最高規(guī)定值之間的時(shí)間間隔.?２.７。3開啟時(shí)間ｔｏnTurn—ontime

器件所加輸入脈沖前沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最高規(guī)定值之間的時(shí)間間隔。

ton=td（on)＋ｔｒ

2.７．４關(guān)閉延遲時(shí)間tｄ（oｆｆ)Turn－offdｅlaytｉme

器件所加輸入脈沖后沿的最高規(guī)定值到輸出脈沖后沿最高規(guī)定值之間的時(shí)間間隔.?2.7．5下降時(shí)間tfＦａllｔｉmｅ

輸出脈沖后沿最高規(guī)定值到最低規(guī)定值之間的時(shí)間間隔(見圖1).?

圖1開關(guān)時(shí)間延遲時(shí)間?2．７。6關(guān)閉時(shí)間toｆｆTｕrn—offｔime?器件所加輸入脈沖后沿的最低規(guī)定值到輸出脈沖后沿最低規(guī)定值之間的時(shí)間間隔．?tofｆ=td（oｆｆ）+ｔf?2.8光通量ΦvLuminousfｌux?通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時(shí),器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量．?２.9輻射功率ΦeRaｄｉａnｔｐoｗｅr?通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時(shí),器件光學(xué)窗口發(fā)射的輻射功率。?2.1０輻射功率效率ηeRaｄiantpowerefficｉｅnｃy

器件發(fā)射的輻射功率與器件的電功率(正向電流乘以正向電壓)的比值:?ηｅ=Φe/（IF·VF)

注：在與其它術(shù)語不會(huì)混淆時(shí)，可簡稱為輻射效率（Raｄianteｆｆiciｅｎcy).

2.11光通量效率ηｖＬumiｎousfluxeffｉｃienｃｙ

器件發(fā)射的光通量Φv與器件的電功率(正向電流IF乘以正向電壓VF)的比值：?ηv=Φｖ/（IF·ＶF)?注：在與其它術(shù)語不會(huì)混淆時(shí)，可簡稱為發(fā)光效率（Ｌuｍiｎoｕｓeffｉcｉency)。

2。1２發(fā)光（或輻射)空間分布圖及相關(guān)特性?2．12．1發(fā)光(或輻射）強(qiáng)度IvＬuｍｉnｏus（orRadiant）inｔensiｔy?光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光（或輻射)通量,可表示為Ｉv=dΦ/dΩ。發(fā)光(或輻射）強(qiáng)度的概念要求假定輻射源是一個(gè)點(diǎn)輻射源,或者它的尺寸和光探測器的面積與離光探測器的距離相比是足夠小，在這種情形,光探測器表面的光(或輻射）照度遵循距離平方反比定理,即Ｅ=I/d2.這里I是輻射源的強(qiáng)度，d是輻射源中心到探測器中心的距離.把這種情況稱為遠(yuǎn)場條件.?然而在許多應(yīng)用中，測量LED時(shí)所用的距離相對(duì)較短,源的相對(duì)尺寸太大，或者探測器表面構(gòu)成的角度太大,這就是所謂的近場條件.此時(shí)，光探測器測量的光（或輻射)照度取決于正確的測量條件。

２。１２．2平均LED強(qiáng)度AverａgedLＥDintenｓｉtｙ?照射在離LED一定距離處的光探測器上的通量Φ與由探測器構(gòu)成的立體角Ω的比值,立體角可將探測器的面積S除以測量距離d的平方計(jì)算得到．?Ｉ=Φ／Ω=Φ/（S/d2）

CＩE推薦標(biāo)準(zhǔn)條件A和B(見7。2.1。2）來測量近場條件下的平均LＥＤ強(qiáng)度，可以分別用符號(hào)ILＥDA和ＩLEＤB來表示,用符號(hào)ＩLEDAｅ和ILEDＡv分別表示標(biāo)準(zhǔn)條件Ａ測量的平均LED輻射強(qiáng)度和平均LED發(fā)光強(qiáng)度。?２.１２。3發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度空間分布圖Lｕｍinouｓ（oｒRaｄiａｎt)diagrａｍ

反映器件的發(fā)光（或輻射）強(qiáng)度空間分布特性（見圖２):?Iv（或Iｅ）＝ｆ（θ)

?圖2輻射圖和有關(guān)特性

注1:除非另外規(guī)定，發(fā)光（或輻射)強(qiáng)度分布應(yīng)該規(guī)定在包括機(jī)械軸Z的平面內(nèi).?注2：如果發(fā)光(或輻射)強(qiáng)度分布圖形有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性，發(fā)光（或輻射）強(qiáng)度空間分布圖僅規(guī)定一個(gè)平面.?注3:如果沒有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特性,各種角度θ的發(fā)光(或輻射）強(qiáng)度分布應(yīng)有要求,X、Y、Z方向要求可有詳細(xì)規(guī)范定義.?2。12。4半強(qiáng)度角θ１/2Half-inｔensiｔyanglｅ

在發(fā)光（或輻射)強(qiáng)度分布圖形中,發(fā)光（或輻射)強(qiáng)度大于最大強(qiáng)度一半構(gòu)成的角度（見圖２)．?2。１２.5偏差角ΔθMisaliｇnmeｎtaｎgle

在發(fā)光（或輻射）強(qiáng)度分布圖形中，最大發(fā)光（或輻射)強(qiáng)度方向(光軸）與機(jī)械軸Z之間的夾角（見圖2）。

2.1３光譜特性

２.13.1峰值發(fā)射波長λpPeak-eｍisｓiｏnwavｅlｅngth?光譜輻射功率最大的波長.?2。13．2光譜輻射帶寬ΔλSｐecｔｒalraｄｉationbaｎdwiｔh?光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長間隔．

2．13．3光譜功率（能量)分布P（λ）Ｓpectｒalpoｗｅrdisｔrｉｂｕtｉon?在光輻射波長范圍內(nèi),各個(gè)波長的輻射功率分布情況。?３最大額定值?3.1最低和最高儲(chǔ)存溫度(Tstg)?3．2最低和最高工作環(huán)境溫度或管基溫度（Taｍb或Tcase）?3。３最大反向電壓（VR）?注：不可用于相互首尾相接的雙管器件。?3.４在25℃環(huán)境或管基溫度時(shí)的最大連續(xù)正向電流(IＦ）和減額定值曲線或減額定值系數(shù)．

3.5在適當(dāng)?shù)胤?在規(guī)定脈沖條件下，在２５℃環(huán)境或管基溫度時(shí)的最大峰值正向電流（IFM）

4主要光電特性(見表１）

?5一般要求?5．1試驗(yàn)條件

除非另有規(guī)定，器件的光電參數(shù)測試應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)條件進(jìn)行．?5.１．1標(biāo)準(zhǔn)大氣條件?溫度：15℃~３5℃?相對(duì)濕度：２０％～8０%?氣壓：86ｋPａ～106kPa?5.1．2仲裁試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件?溫度：2５℃±１℃;

相對(duì)濕度：４８％~5２%;?氣壓：８6kPa～106ｋＰa?5。1.3環(huán)境條件?a)測試環(huán)境應(yīng)無影響測試準(zhǔn)確度的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾；.

b)除非另有規(guī)定,器件全部光電參數(shù)均應(yīng)在熱平衡下進(jìn)行；

c）測試系統(tǒng)應(yīng)接地良好.?5.2參數(shù)要求

除非另有規(guī)定，器件測試應(yīng)采取預(yù)防措施和保持下述公差。雖然在有關(guān)文件中規(guī)定的測試條件嚴(yán)于下述公差，但在一般情況下,應(yīng)遵循下述規(guī)定的條件。?a)偏置條件應(yīng)在規(guī)定值的±３%以內(nèi)；?b)輸入脈沖特性,重復(fù)頻率和頻率等的誤差應(yīng)在±１0％以內(nèi)；

c)測量開關(guān)參數(shù)的誤差應(yīng)在±5％以內(nèi);

d)測量直流電參數(shù)誤差不大于±2%；

ｅ）測量輻射功率的誤差不大于5％;?ｆ）測量峰值輻射波長的誤差不大于±2nm;?ｇ)測量半強(qiáng)度角誤差不大于1０％；

h）測量發(fā)光強(qiáng)度誤差不大于25%.

６測試方法

測試方法分為:

a）10０0類電特性測試方法

－－方法1００１正向電壓?—-方法１002反向電壓?--方法10０3反向電流?—-方法1004總電容

b）２000類光特性測試方法?—-方法2001平均LＥD強(qiáng)度?—－方法2002半強(qiáng)度角和偏差角

－－方法2003光通量和發(fā)光效率?—－方法２004輻射通量和輻射效率

—－方法200５峰值發(fā)射波長，光譜輻射帶寬和光譜功率分布?c）３00０類光電特性測試方法

-—方法30０1開關(guān)時(shí)間?6.１1000類電特性測試方法

6。１。１方法1001：正向電壓?6.1.1。1目的

測量ＬEＤ器件在規(guī)定正向工作電流下，兩電極間產(chǎn)生的電壓降.

6．1.1。２測試框圖（見圖3)

圖3方法１00１測試框圖?D-—被測ＬEＤ器件;?G-－恒流源；?A-—電流表；

Ｖ-－電壓表．

６.１.１．3測試步驟?a)按圖３原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱;?b)調(diào)節(jié)恒流源，使電流表讀數(shù)為規(guī)定值,這時(shí)在直流電壓表上的讀數(shù)即為被測器件的正向電壓。?６.1。1。4規(guī)定條件

環(huán)境或管基溫度;?電源電壓;?正向偏置電流。

６．1.2方法1０0２:反向電壓?6。１.2。１目的

測量通過ＬED器件的反向電流為規(guī)定值時(shí),在兩電極之間產(chǎn)生的反向電壓．

6.1.２。２測試框圖（見圖4）

圖４方法10０2測試框圖

Ｄ－—被測ＬED器件；

G-—穩(wěn)壓源；

A——電流表；?Ｖ－-電壓表。

?６．1。2。3測試步驟?a)按圖4原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱。

b)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源,使電流表讀數(shù)為規(guī)定值,這時(shí)在直流電壓表上的讀數(shù)即為被測器件的反向電壓。

6.1。2.4規(guī)定條件

環(huán)境或管基溫度；

電源電壓；?反向電流.?6。1.３方法10０3：反向電流?6.1.3.1目的?測量在被測LＥＤ器件施加規(guī)定的反向電壓時(shí)產(chǎn)生的反向電流.?6.1。3．2測試框圖（見圖5）

?圖5方法1００３測試框圖?D－—被測ＬED器件;?G-—穩(wěn)壓源;?A——電流表;?V－－電壓表．??6.1。3.３測試步驟

ａ)按圖5原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱.

ｂ）調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使電壓表讀數(shù)為規(guī)定值,這時(shí)在直流電流表上的讀數(shù)即為被測器件的反向電流。

6。１.3。４規(guī)定條件

環(huán)境或管基溫度；?電源電壓；?反向電流。?6.１.4方法1０0４：總電容?6.１。4.1目的?在被測ＬEＤ器件施加規(guī)定的正向偏壓和規(guī)定頻率的信號(hào)時(shí)，測量被測器件兩端的電容值.

6.1．4。2測試框圖（見圖6）

?圖６方法100４測試框圖

D－－被測ＬED器件；

C0—-隔離電容;

A-—電流表；

V-—電壓表；?L－—電感．

6．1.４．3測試步驟?a）按圖6原理連接測試系統(tǒng)，并使儀器預(yù)熱；

b)調(diào)節(jié)電壓源和調(diào)節(jié)電容儀，分別給被測LEＤ器件施加規(guī)定的正向偏壓和規(guī)定頻率的信號(hào)，將電容儀刻度盤上讀數(shù)扣去電容C０等效值即為被測LＥD器件總電容值.

6.１.4．４規(guī)定條件

環(huán)境或管基溫度；

正向偏置電壓;

電容儀提供規(guī)定頻率的信號(hào)．?6.２2000類光特性測試方法

6.2。１方法200１:平均LEＤ強(qiáng)度?6.２。1。1目的?測量半導(dǎo)體發(fā)光二極管平均LED強(qiáng)度.

６.2.1.2測試框圖（見圖7）??圖7方法2001測試框圖

D—－被測LED器件;

G——電流源;?ＰD