簡易發(fā)光二極管測試方法
本文涉及的測試方法適用于紫外/可見光/紅外發(fā)光二極管及其組件,其芯片測試可以參照進行。
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)電流激勵時能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴格地講,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,Infrared Emitting Diode) ;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 Optical axis
最大發(fā)光(或輻射)強度方向中心線。
2.3正向電壓VF Forward voltage
通過發(fā)光二極管的正向電流為確定值時,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,流過發(fā)光二極管的電流。
2.5反向電壓VR Reverse voltage
被測LED器件通過的反向電流為確定值時,在兩極間所產(chǎn)生的電壓降。
2.6總電容C Capacitance
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)時間 Switching time
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開啟延遲時間td(on) Turn-on delay time
輸入脈沖前沿最低規(guī)定值到輸出脈沖前沿最低規(guī)定值之間的時間間隔。
2.7.2上升時間tr Rise time
輸出脈沖前沿最低規(guī)定值到最高規(guī)定值之間的時間間隔。
2.7.3開啟時間ton Turn-on time
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)定值之間的時間間隔
ton= td(on)+tr
2.7.4關(guān)閉延遲時間td(off) Turn-off delay time
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)定值之間的時間間隔
2.7.5下降時間tf Fall time
輸出脈沖后沿最高規(guī)定值到最低規(guī)定值之間的時間間隔(見圖1)。
圖1 開關(guān)時間 延遲時間
2.7.6關(guān)閉時間toff Turn-off time
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)定值之間的時間間隔。
toff =td(off)+tf
2.8光通量Φv Luminous flux
通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時,器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。
2.9輻射功率Φe Radiant power
通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時,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)語不會混淆時,可簡稱為輻射效率 (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)語不會混淆時,可簡稱為發(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(nèi)發(fā)射的光(或輻射)通量,可表示為Iv =dΦ/dΩ。發(fā)光(或輻射)強度的概念要求假定輻射源是一個點輻射源,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。把這種情況稱為遠場條件。然而在許多應(yīng)用中,測量LED時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(gòu)成的角度太大,這就是所謂的近場條件。此時,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(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的平方計算得到。
I=Φ/Ω=Φ/(S/d2)
CIE推薦標準條件A和B(見7.2.1.2)來測量近場條件下的平均LED強度,可以分別用符號ILED A和ILED B來表示,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)強度分布應(yīng)該規(guī)定在包括機械軸Z的平面內(nèi)。
注2:如果發(fā)光(或輻射)強度分布圖形有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對稱特性,發(fā)光(或輻射)強度空間分布圖 僅規(guī)定一個平面。
注3:如果沒有以Z軸為旋轉(zhuǎn)對稱特性,各種角度θ的發(fā)光(或輻射)強度分布應(yīng)有要求,X、Y、Z方向要求可有詳細規(guī)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(gòu)成的角度(見圖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(見圖2)。
2.13光譜特性
2.13.1峰值發(fā)射波長λp Peak-emission wavelength
光譜輻射功率最大的波長。
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間隔。
2.13.3光譜功率(能量)分布P(λ) Spectral power distribution
在光輻射波長范圍內(nèi),各個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?guī)定脈沖條件下,在25℃環(huán)境或管基溫度時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 試驗條件
除非另有規(guī)定,器件的光電參數(shù)測試應(yīng)按本標準規(guī)定試驗條件進行。
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(yīng)無影響測試準確度的機械振動和電磁干擾;.
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 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,光
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