·引言

　　led 技術(shù)雖然已經(jīng)有40 多年的發(fā)展歷史,在產(chǎn)業(yè)界依然存在led 光學(xué)參數(shù)測試再現(xiàn)性差,測量不確定度大,不同測試裝置之間的測試結(jié)果一致性差等現(xiàn)象[1～3 ] 。究其原因,如同國內(nèi)對led 產(chǎn)業(yè)存在多頭管理,國際上也一樣: 國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(semi) ,國際電工委員會( iec) 和國際照明委員會(cie) 都程度不同地涉及到led ,尤其是后兩個委員會。

　　正是由于led 的相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)是由國際上不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的,而且各個國際組織總體上沒有系統(tǒng)的規(guī)劃,相關(guān)組織間也沒有充分協(xié)商,因而存在不同的質(zhì)量評價體系,所頒文件的技術(shù)內(nèi)容也不盡相同。iec 成立于1906 年,它把led 作為一個顯示用半導(dǎo)體器件處理,側(cè)重于它的物理特性。cie 成立于1913 年,它更多地把led 作為一個光源器件處理,所以導(dǎo)致各自的led 測量標(biāo)準(zhǔn)之間存在微小的差異。

　　本文試圖通過比較各自的標(biāo)準(zhǔn),找出兩者的不同之處,以便為led 測試方法標(biāo)準(zhǔn)的最終定稿提供一些參考。

　　1·cie 和ice 對同一事件的不同表述

　　1·1·1、發(fā)光(輻射) 效能的定義

　　首先,必須修正對這個術(shù)語的誤解,發(fā)光(輻射)效率(efficiency)

　　用在此文中是不妥的,因?yàn)樾�率是指無量綱的物理量,而此處是有量綱的。所以,正確的叫法是“發(fā)光(輻射) 效能(efficacy) ”。

　　發(fā)光(輻射) 效能的定義:

　　cie 定義:led 發(fā)出的光通量(輻射通量) 與耗費(fèi)電功率之比。

　　iec 定義:led 發(fā)出的光通量(輻射通量) 與耗費(fèi)正向電流之比[4 ] 。

　　評論:cie 的發(fā)光效能要測3 個物理量:總光通量,正向電流,正向電壓(或內(nèi)阻) 。而iec 只需測量兩個物理量:總光通量、正向電流。它沒有選擇正向電壓是很明智的,因正向電壓會隨管芯溫度的升高而下降。作者認(rèn)為,iec 的定義是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�。因�(yàn)榧词箤τ谕�一批次的管芯和封裝,管芯的內(nèi)阻及端電壓存在微小差異,所以僅適用于對發(fā)光(輻射) 效能允許有一定變動范圍的情況。這樣測試時間將縮短,因只需測量兩個物理量。

　　1·1·2、發(fā)光強(qiáng)度的測量距離

　　cie[5 ] 規(guī)定了發(fā)光強(qiáng)度的測量距離有兩種:遠(yuǎn)場(條件a) 為316mm ,對應(yīng)的立體角為01001sr；近場(條件b) 為100mm ,對應(yīng)的立體角為0101sr :兩者之間可以相互轉(zhuǎn)換,遠(yuǎn)場測量結(jié)果乘以10 就得到近場測量結(jié)果。

　　iec[6 ]規(guī)定的測量距離僅為近場(條件b) ,立體角< 0101sr ; (為什么不寫等于0101sr ?) 。

　　對測量距離,cie 明確規(guī)定從led 的外殼頂端到光探測器的靈敏面。而iec 規(guī)定得比較模糊。

　　評論:表面看起來,遠(yuǎn)場測量比近場測量有時候不確定度要小,因?yàn)樵诖藯l件下對測量距離、電流和雜散光的要求可相對低一些。但同時,led 安裝傾角的影響卻相對增大,這可是一個大誤差源。一般而論,遠(yuǎn)場條件可適用強(qiáng)照明及封裝產(chǎn)品,而近場條件 適用于弱照明和芯片、指示燈和背光源等。故均有存在的必要性。其次,cie 在邏輯上不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

　　首先,它用很大篇幅說明了led 不是點(diǎn)光源,故距離平方反比定律不成立,發(fā)光強(qiáng)度這個概念也不適用。另外在實(shí)踐上,它實(shí)際上是測量led 在光電探測器靈敏面上的照度,然后乘以距離的平方而得到發(fā)光強(qiáng)度。

　　這樣,曾經(jīng)被否定的距離平方反比定律實(shí)際上仍用到了。

　　1·1·3、測量的外部條件

　　cie 明確規(guī)定測量的環(huán)境溫度為25 ℃,但沒提及大氣條件。

　　iec 則在籠統(tǒng)地提到環(huán)境溫度的同時,也強(qiáng)調(diào)了適宜的大氣條件。

　　評論:根據(jù)作者長期對硅光電二極管深入研究的經(jīng)驗(yàn),led 參數(shù)與大氣條件諸如大氣壓、濕度、潔凈度等有關(guān)是肯定的,只是尚未做這方面的實(shí)驗(yàn)來予以證實(shí)。

　　2·iec 提及卻被cie 遺漏的內(nèi)容

　　2·1·1、cie 沒有提到led 輻射強(qiáng)度的測量,這實(shí)際上是一個非常重要的物理量

　　iec 則用較大篇幅提到這一點(diǎn)。

　　其一,指出輻射強(qiáng)度的測量定位應(yīng)是機(jī)械軸方向(法向輻射強(qiáng)度)；

　　其二,提到要用無光譜選擇性的探測器如熱電偶堆等熱電探測器作為標(biāo)準(zhǔn)探測器；

　　其三,提到要用近場測量。

　　輻射強(qiáng)度對紅外發(fā)光二極管( ired) 尤其重要。

　　2·1·2、cie 沒有提到脈沖測量

　　既然市場上有“閃光led”,閃光頻率約為113～512hz ,所以必須有相應(yīng)的測量方法。iec 規(guī)定,對閃光led 的測量,光探測器的上升時間應(yīng)該足夠小,而且應(yīng)該能讀取脈沖的峰值。iec 規(guī)定,為了測量峰值波長的帶寬,單色led的波長分辨率和帶寬應(yīng)能夠調(diào)節(jié),以便測量有足夠的精度。輻射計(jì)的光譜響應(yīng)進(jìn)行校正,不妨假定峰值波長為100 % ,以便作歸一化處理。iec 指出,若單色儀的透射因子和輻射計(jì)的靈敏度在所測量的波長范圍內(nèi)不是常數(shù),則要對測量值做相應(yīng)的修正……未完

　　·引言

　　led 技術(shù)雖然已經(jīng)有40 多年的發(fā)展歷史,在產(chǎn)業(yè)界依然存在led 光學(xué)參數(shù)測試再現(xiàn)性差,測量不確定度大,不同測試裝置之間的測試結(jié)果一致性差等現(xiàn)象[1～3 ] 。究其原因,如同國內(nèi)對led 產(chǎn)業(yè)存在多頭管理,國際上也一樣: 國際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(semi) ,國際電工委員會( iec) 和國際照明委員會(cie) 都程度不同地涉及到led ,尤其是后兩個委員會。

　　正是由于led 的相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)是由國際上不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的,而且各個國際組織總體上沒有系統(tǒng)的規(guī)劃,相關(guān)組織間也沒有充分協(xié)商,因而存在不同的質(zhì)量評價體系,所頒文件的技術(shù)內(nèi)容也不盡相同。iec 成立于1906 年,它把led 作為一個顯示用半導(dǎo)體器件處理,側(cè)重于它的物理特性。cie 成立于1913 年,它更多地把led 作為一個光源器件處理,所以導(dǎo)致各自的led 測量標(biāo)準(zhǔn)之間存在微小的差異。

　　本文試圖通過比較各自的標(biāo)準(zhǔn),找出兩者的不同之處,以便為led 測試方法標(biāo)準(zhǔn)的最終定稿提供一些參考。

　　1·cie 和ice 對同一事件的不同表述

　　1·1·1、發(fā)光(輻射) 效能的定義

　　首先,必須修正對這個術(shù)語的誤解,發(fā)光(輻射)效率(efficiency)

　　用在此文中是不妥的,因?yàn)樾�率是指無量綱的物理量,而此處是有量綱的。所以,正確的叫法是“發(fā)光(輻射) 效能(efficacy) ”。

　　發(fā)光(輻射) 效能的定義:

　　cie 定義:led 發(fā)出的光通量(輻射通量) 與耗費(fèi)電功率之比。

　　iec 定義:led 發(fā)出的光通量(輻射通量) 與耗費(fèi)正向電流之比[4 ] 。

　　評論:cie 的發(fā)光效能要測3 個物理量:總光通量,正向電流,正向電壓(或內(nèi)阻) 。而iec 只需測量兩個物理量:總光通量、正向電流。它沒有選擇正向電壓是很明智的,因正向電壓會隨管芯溫度的升高而下降。作者認(rèn)為,iec 的定義是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�。因�(yàn)榧词箤τ谕�一批次的管芯和封裝,管芯的內(nèi)阻及端電壓存在微小差異,所以僅適用于對發(fā)光(輻射) 效能允許有一定變動范圍的情況。這樣測試時間將縮短,因只需測量兩個物理量。

　　1·1·2、發(fā)光強(qiáng)度的測量距離

　　cie[5 ] 規(guī)定了發(fā)光強(qiáng)度的測量距離有兩種:遠(yuǎn)場(條件a) 為316mm ,對應(yīng)的立體角為01001sr；近場(條件b) 為100mm ,對應(yīng)的立體角為0101sr :兩者之間可以相互轉(zhuǎn)換,遠(yuǎn)場測量結(jié)果乘以10 就得到近場測量結(jié)果。

　　iec[6 ]規(guī)定的測量距離僅為近場(條件b) ,立體角< 0101sr ; (為什么不寫等于0101sr ?) 。

　　對測量距離,cie 明確規(guī)定從led 的外殼頂端到光探測器的靈敏面。而iec 規(guī)定得比較模糊。

　　評論:表面看起來,遠(yuǎn)場測量比近場測量有時候不確定度要小,因?yàn)樵诖藯l件下對測量距離、電流和雜散光的要求可相對低一些。但同時,led 安裝傾角的影響卻相對增大,這可是一個大誤差源。一般而論,遠(yuǎn)場條件可適用強(qiáng)照明及封裝產(chǎn)品,而近場條件 適用于弱照明和芯片、指示燈和背光源等。故均有存在的必要性。其次,cie 在邏輯上不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

　　首先,它用很大篇幅說明了led 不是點(diǎn)光源,故距離平方反比定律不成立,發(fā)光強(qiáng)度這個概念也不適用。另外在實(shí)踐上,它實(shí)際上是測量led 在光電探測器靈敏面上的照度,然后乘以距離的平方而得到發(fā)光強(qiáng)度。

　　這樣,曾經(jīng)被否定的距離平方反比定律實(shí)際上仍用到了。

　　1·1·3、測量的外部條件

　　cie 明確規(guī)定測量的環(huán)境溫度為25 ℃,但沒提及大氣條件。

　　iec 則在籠統(tǒng)地提到環(huán)境溫度的同時,也強(qiáng)調(diào)了適宜的大氣條件。

　　評論:根據(jù)作者長期對硅光電二極管深入研究的經(jīng)驗(yàn),led 參數(shù)與大氣條件諸如大氣壓、濕度、潔凈度等有關(guān)是肯定的,只是尚未做這方面的實(shí)驗(yàn)來予以證實(shí)。

　　2·iec 提及卻被cie 遺漏的內(nèi)容

　　2·1·1、cie 沒有提到led 輻射強(qiáng)度的測量,這實(shí)際上是一個非常重要的物理量

　　iec 則用較大篇幅提到這一點(diǎn)。

　　其一,指出輻射強(qiáng)度的測量定位應(yīng)是機(jī)械軸方向(法向輻射強(qiáng)度)；

　　其二,提到要用無光譜選擇性的探測器如熱電偶堆等熱電探測器作為標(biāo)準(zhǔn)探測器；

　　其三,提到要用近場測量。

　　輻射強(qiáng)度對紅外發(fā)光二極管( ired) 尤其重要。

　　2·1·2、cie 沒有提到脈沖測量

　　既然市場上有“閃光led”,閃光頻率約為113～512hz ,所以必須有相應(yīng)的測量方法。iec 規(guī)定,對閃光led 的測量,光探測器的上升時間應(yīng)該足夠小,而且應(yīng)該能讀取脈沖的峰值。iec 規(guī)定,為了測量峰值波長的帶寬,單色led的波長分辨率和帶寬應(yīng)能夠調(diào)節(jié),以便測量有足夠的精度。輻射計(jì)的光譜響應(yīng)進(jìn)行校正,不妨假定峰值波長為100 % ,以便作歸一化處理。iec 指出,若單色儀的透射因子和輻射計(jì)的靈敏度在所測量的波長范圍內(nèi)不是常數(shù),則要對測量值做相應(yīng)的修正……未完