我國LED檢測技術及設備的發展
2012-04-10 22:43:54 本站原創在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，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，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，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，針對LED器件、模塊和應用產品，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，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，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，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。
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，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，如何進行產品的壽命評估，全球LED產業界都非常關注?？尚械姆椒ㄊ腔贚ED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，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，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。
