[摘 要] 發(fā)光二極管(led)是一種PN結(jié)型發(fā)光器件。因其具有長(zhǎng)壽命、集成化、高光效、工作可靠等諸多特點(diǎn)，在特殊照明及未來(lái)普通照明領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。本文介紹了用于照明領(lǐng)域的led應(yīng)具備的特性及評(píng)價(jià)方法。根據(jù)LED的發(fā)光特點(diǎn)，分析了照明用led光電性能測(cè)試中存在的問(wèn)題，并介紹了相應(yīng)的解決方法。最后，結(jié)合led生產(chǎn)過(guò)程，從芯片、材料、封裝、照明燈等各個(gè)方面，介紹了我們最新研發(fā)的幾種典型的測(cè)試儀器。
    [關(guān)鍵詞] 半導(dǎo)體、照明、發(fā)光二極管、LED、白光LED、光度測(cè)量、色度測(cè)量

    一、前言
    發(fā)光二極管(LED)是一種把電能直接轉(zhuǎn)換成光的固體器件，它的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)等組成。目前，LED主要用于三大領(lǐng)域：
    1) 顯示：如指示燈、信號(hào)燈、警示燈、顯示屏等；
    2) 照明：手電筒、礦燈、定向照明燈、輔助照明燈等；
    3) 功能輻射：如生物分析、光療、光固化、植物照明等。
    衡量led光電性能的主要參數(shù)如表1所示。

照明用LED與傳統(tǒng)光源相比，它有自身的優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)。就目前的LED技術(shù)來(lái)看，它具有體積小、易集成化、壽命長(zhǎng)、耐振動(dòng)、IP等級(jí)高、定向發(fā)光、熱輻射小等優(yōu)點(diǎn)。但也存在燈功率低、光通量小、光效不夠高、PN結(jié)散熱困難、光斑的亮度和色度均勻性差等不足。當(dāng)然，照明用LED剛剛起步，技術(shù)發(fā)展的潛力很大。要達(dá)到一般照明光源的要求還要經(jīng)過(guò)很多年的努力。
    每一種光源都有其自身的特點(diǎn)。無(wú)論是白熾燈、熒光燈、金鹵燈、無(wú)極熒光燈、無(wú)汞熒光燈、以及照明用LED，都具有自身特有的光電性能，安全性能、環(huán)保性能及性價(jià)比。LED在照明的應(yīng)用中具有很強(qiáng)的潛在優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用場(chǎng)合及市場(chǎng)份額會(huì)迅速擴(kuò)大，但也不能片面認(rèn)為L(zhǎng)ED將來(lái)會(huì)完全取代傳統(tǒng)光源。隨著照明科技的發(fā)展，對(duì)未來(lái)照明光源的評(píng)價(jià)不僅僅是著眼于光效范疇，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)照明效果、光的舒適性、光的生物效應(yīng)、光的安全性評(píng)價(jià)，以及環(huán)保性能、資源消耗的評(píng)價(jià)。
    由于LED是一個(gè)定向輻射光源，帶有成像光學(xué)系統(tǒng)，而且是帶狀光譜輻射源，因此在光電性能測(cè)試中，往往因測(cè)試方法不統(tǒng)一，儀器性能的差別大，操作不規(guī)范等等因素，難以得到比較一致、準(zhǔn)確的結(jié)果。我們根據(jù)led芯片、材料、led封裝、組合led燈和燈具的各個(gè)階段的不同要求，針對(duì)LED特殊的光電特性，對(duì)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和攻關(guān)，研制了一系列的LED專用檢測(cè)設(shè)備，并在許多工廠實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果。

    二、 照明用LED的光電性能評(píng)價(jià)
    照明用LED的光電性能主要包括電性能、光安全性能和光色性能等三個(gè)方面。
    1. 電流/電壓參數(shù)（正、反向）
    LED的電性能具有典型的PN結(jié)伏安特性，不同的電流直接影響LED的發(fā)光亮度和PN結(jié)的結(jié)溫。在照明應(yīng)用中,為了獲得大功率的led燈，往往將許多個(gè)發(fā)光二極管通過(guò)一定的串并聯(lián)方式組合在一起，相關(guān)的各個(gè)LED的特性必須匹配，在交流工作狀態(tài)還必須考慮其反向電特性，因此必須測(cè)試它們?cè)诠ぷ鼽c(diǎn)上的正向電流和正向壓降，以及反向漏電流和反向擊穿電壓等參數(shù)。
    2. 光通量和輻射通量
    發(fā)光二極管單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的總電磁能量稱為輻射通量，也就是光功率(W)。對(duì)于照明用led光源，我們更關(guān)心的是照明的視覺(jué)效果，即光源發(fā)射的輻射通量中能引起人眼感知的那部分當(dāng)量，稱作為光通量ΦV(1m)。光通量ΦV與輻射通量P之間的關(guān)系為：

    上式中的P(λ)為光源光譜輻射通量；V(λ)為人眼的明視覺(jué)光譜光視效率函數(shù)，λ2和λ1為上、下限波長(zhǎng)。
    輻射通量與器件的電功率之比表示LED的輻射效率；光通量與器件的電功率之比表示LED的發(fā)光效率，單位lm/W。由于LED是定向出射光，如果從照明效果來(lái)評(píng)價(jià)，其照明性能更明顯。LED的出射光到達(dá)工作面的有效光通量與總光通量之比表示為L(zhǎng)ED的光利用系數(shù)。顯然照明用LED的光利用系數(shù)比普通各向發(fā)光的照明光源要高一些。
    3.光強(qiáng)和發(fā)光角
    無(wú)論是應(yīng)用于顯示或照明工程的LED，其光強(qiáng)及其空間分布都是十分重要的參數(shù)。LED燈的定向發(fā)光特性，對(duì)于某些局部或定向照明往往會(huì)達(dá)到非常好的照明效果。LED的發(fā)光強(qiáng)度指在給定方向上單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量：
    I= dΦ/dΩ（cd）
    光強(qiáng)分布曲線如圖1所示，是表示led發(fā)光在空間各方向的分布狀態(tài)。在照明應(yīng)用中計(jì)算工作面的照度均勻性和LED燈的空間布置，光強(qiáng)分布是最基本的數(shù)據(jù)。對(duì)于空間光