簡(jiǎn)易發(fā)光二極管測試方法

　　本文涉及的測試方法適用于紫外/可見(jiàn)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。

　　術(shù)語(yǔ)和定義

　　2.1發(fā)光二極管 LED

　　除半導體激光器外，當電流激勵時(shí)能發(fā)射光學(xué)輻射的半導體二極管。嚴格地講，術(shù)語(yǔ)LED應該僅應用于發(fā)射可見(jiàn)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,Infrared Emitting Diode) ;發(fā)射峰值波長(cháng)在可見(jiàn)光短波限附近，由部份紫外輻射的二極管稱(chēng)為紫外發(fā)光二極管;但是習慣上把上述三種半導體二極管統稱(chēng)為發(fā)光二極管。

　　2.2光軸 Optical axis

　　最大發(fā)光(或輻射)強度方向中心線(xiàn)。

　　2.3正向電壓VF Forward voltage

　　通過(guò)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IR Reverse current

　　加在發(fā)光二極管兩端的反向電壓為確定值時(shí)，流過(guò)發(fā)光二極管的電流。

　　2.5反向電壓VR Reverse voltage

　　被測LED器件通過(guò)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C Capacitance

　　在規定正向偏壓和規定頻率下，發(fā)光二極管兩端的電容。

　　2.7開(kāi)關(guān)時(shí)間 Switching time

　　涉及以下概念的最低和最高規定值是10%和90%，除非特別注明。

　　2.7.1開(kāi)啟延遲時(shí)間td(on) Turn-on delay time

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

　　2.7.2上升時(shí)間tr Rise time

　　輸出脈沖前沿最低規定值到最高規定值之間的時(shí)間間隔。

　　2.7.3開(kāi)啟時(shí)間ton Turn-on time

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

　　ton= td(on)+tr

　　2.7.4關(guān)閉延遲時(shí)間td(off) Turn-off delay time

　　器件所加輸入脈沖后沿的最高規定值到輸出脈沖后沿最高規定值之間的時(shí)間間隔

　　2.7.5下降時(shí)間tf Fall time

　　輸出脈沖后沿最高規定值到最低規定值之間的時(shí)間間隔(見(jiàn)圖1)。

　　圖1 開(kāi)關(guān)時(shí)間 延遲時(shí)間

　　2.7.6關(guān)閉時(shí)間toff Turn-off time

　　器件所加輸入脈沖后沿的最低規定值到輸出脈沖后沿最低規定值之間的時(shí)間間隔。

　　toff =td(off)+tf

　　2.8光通量Φv Luminous flux

　　通過(guò)發(fā)光二極管的正向電流為規定值時(shí)，器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。

　　2.9輻射功率Φe Radiant power

　　通過(guò)發(fā)光二極管的正向電流為規定值時(shí)，器件光學(xué)窗口發(fā)射的輻射功率。

　　2.10輻射功率效率ηe Radiant power efficiency

　　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(yǔ)不會(huì )混淆時(shí)，可簡(jiǎn)稱(chēng)為輻射效率 (Radiant efficiency)。

　　2.11光通量效率ηv Luminous flux efficiency

　　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(yǔ)不會(huì )混淆時(shí)，可簡(jiǎn)稱(chēng)為發(fā)光效率(Luminous efficiency)。

　　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)強度Iv Luminous(or Radiant) intensity

　　光源在單位立體角內發(fā)射的光(或輻射)通量，可表示為Iv =dΦ/dΩ。發(fā)光(或輻射)強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是輻射源的強度，d是輻射源中心到探測器中心的距離。把這種情況稱(chēng)為遠場(chǎng)條件。然而在許多應用中，測量LED時(shí)所用的距離相對較短，源的相對尺寸太大，或者探測器表面構成的角度太大，這就是所謂的近場(chǎng)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強度 Averaged LED intensity

　　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的平方計算得到。

　　I=Φ/Ω=Φ/(S/d2)

　　CIE推薦標準條件A和B(見(jiàn)7.2.1.2)來(lái)測量近場(chǎng)條件下的平均LED強度,可以分別用符號ILED A和ILED B來(lái)表示,用符號ILED Ae和ILED Av分別表示標準條件A測量的平均LED輻射強度和平均LED發(fā)光強度。

　　2.12.3發(fā)光(或輻射)強度空間分布圖 Luminous(or Radiant)diagram

　　反映器件的發(fā)光(或輻射)強度空間分布特性(見(jiàn)圖2)：

　　Iv(或Ie)=f(θ)

　　圖2 輻射圖和有關(guān)特性

　　注1：除非另外規定，發(fā)光(或輻射)強度分布應該規定在包括機械軸Z的平面內。

　　注2：如果發(fā)光(或輻射)強度分布圖形有以Z軸為旋轉對稱(chēng)特性，發(fā)光(或輻射)強度空間分布圖　僅規定一個(gè)平面。

　　注3：如果沒(méi)有以Z軸為旋轉對稱(chēng)特性，各種角度θ的發(fā)光(或輻射)強度分布應有要求，X、Y、Z方向要求可有詳細規范定義。

2.12.4半強度角θ1/2 Half-intensity angle

　　在發(fā)光(或輻射)強度分布圖形中，發(fā)光(或輻射)強度大于最大強度一半構成的角度(見(jiàn)圖2)。

　　2.12.5偏差角Δθ Misalignment angle

　　在發(fā)光(或輻射)強度分布圖形中，最大發(fā)光(或輻射)強度方向(光軸)與機械軸Z之間的夾角(見(jiàn)圖2)。

　　2.13光譜特性

　　2.13.1峰值發(fā)射波長(cháng)λp Peak-emission wavelength

　　光譜輻射功率最大的波長(cháng)。

　　2.13.2光譜輻射帶寬Δλ Spectral radiation bandwith

　　光譜輻射功率大于等于最大值一半的波長(cháng)間隔。

　　2.13.3光譜功率(能量)分布P(λ) Spectral power distribution

　　在光輻射波長(cháng)范圍內，各個(gè)波長(cháng)的輻射功率分布情況。

　　3 最大額定值

　　3.1 最低和最高儲存溫度(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)的最大連續正向電流(IF )和減額定值曲線(xiàn)或減額定值系數。

　　3.5 在適當地方，在規定脈沖條件下，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(jiàn)表1)

　　5 一般要求

　　5.1 試驗條件

　　除非另有規定，器件的光電參數測試應按本標準規定試驗條件進(jìn)行。

　　5.1.1 標準大氣條件

　　溫度：15℃～35℃

　　相對濕度：20%～80%

　　氣壓：86kPa～106kPa

　　5.1.2 仲裁試驗的標準大氣條件

　　溫度：25℃±1℃;

　　相對濕度：48%～52%;

　　氣壓：86kPa～106kPa

　　5.1.3 環(huán)境條件

　　a) 測試環(huán)境應無(wú)影響測試準確度的機械振動(dòng)和電磁干擾;.

　　b) 除非另有規定，器件全部光電參數均應在熱平衡下進(jìn)行;

　　c) 測試系統應接地良好。

　　5.2 參數要求

　　除非另有規定，器件測試應采取預防措施和保持下述公差。雖然在有關(guān)文件中規定的測試條件嚴于下述公差，但在一般情況下，應遵循下述規定的條件。

　　a) 偏置條件應在規定值的±3%以?xún)?

　　b) 輸入脈沖特性，重復頻率和頻率等的誤差應在±10%以?xún)?

　　c) 測量開(kāi)關(guān)參數的誤差應在±5%以?xún)?

　　d) 測量直流電參數誤差不大于±2%;

　　e) 測量輻射功率的誤差不大于5%;

　　f) 測量峰值輻射波長(cháng)的誤差不大于±2nm;

　　g) 測量半強度角誤差不大于10%;

　　h) 測量發(fā)光強度誤差不大于25%。

　　6 測試方法

　　測試方法分為：

　　a) 1000類(lèi) 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(lèi) 光特性測試方法

　　--方法2001 平均LED強度

　　--方法2002 半強度角和偏差角

　　--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(cháng)，光