LED检测技术及设备进展研究

标准与检测技术是引领半导体照明LED产业发展的重要杠杆。近几年，随着LED产业的发展，LED从器件、模块，到照明和显示等应用产品的标准有较快的发展。国际相关标准化组织已陆续有相关的标准发布。我国也从跟踪、参与到积极主导国际相关标准，尤其在灯和灯系统的光生物安全性测量的国际准，今年七月底国际标准化组织IEC批准由中国牵头制订，杭州浙大三色仪器有限公司为该国际标准项目组长单位，实现了我国在照明领域主导国际标准制订零的突破。

国际标准化组织IEC是联合国的一级技术咨询机构，IEC标准是世贸组织WTO最重要的贸易技术性文件。我国在照明光学检测技术得到国际上的肯定，开始主导IEC光学测量标准，将促进我国半导体照明LED检测设备的国际化发展。

在LED检测技术方面，由于LED产品的特性与传统光源有较大差别。LED的发光与结温度有密切的关系，在LED产品的光学和光电参数测试中，环境温度、散热器或壳体温度的变化都会改变LED的结温，从而影响光输出。在LED灯具的光度测试中，往往是发光器件与灯具壳件是不可分离，需要一体测试，通常采用绝对光度测量方法。某些高亮度LED的蓝光会引起人眼视网膜光化学损伤，根据IEC 62471"灯和灯系统的光生物安全"系列标准，对LED产品的光化学损伤的测试，也是目前产业界关注的热点之一。此外，LED产品的具有长寿命特点，我们无法像普通照明产品进行长期燃点试验，必须采用一定的加速测试方法，预测LED产品的有效寿命，如美国"能源之星"采用LM80标准、我国正在制订的LED寿命加速试验方法标准。

因此，近几年国际上在LED产品性能测量技术和检测设备方面发展迅速。 在我国，随着LED产业的快速发展，检测技术及设备的创新能力显著提高，推出了一系列满足当前产业急需的先进检测设备； 尤其在LED产品的光学和能效检测、灯具的空间光分布测量、寿命的加速试验检测、光生物辐射安全检测等方面，开发出了具有国际竞争力的先进检测设备。

一、LED产品的光学和能效检测

在LED产品的性能测试中，温度控制十分重要。根据国内外的相关标准，LED器件一般控制结温度或壳体热点温度；对于LED模块，则控制模块热沉上的热点温度；而LED应用产品，则以环境温度为基准。因此，在LED产品的光学和能效检测中，针对LED器件、模块和应用产品，测试设备中的温度控制方式非常重要。

某些LED产品的光束指向性比较强，在积分球中测量时，光束投射区域、挡屏位置等比较敏感，IESNA LM79标准和CIE 127技术报告都作出了规定，建议采用较高光谱反射比的1球内壁涂层材料。美国NIST在推动国际LED标准测试方法标准，走在了世界的前列，对测试设备也提出了极高的要求。图1中的恒温积分球，是浙大三色公司为美国国家标准与技术研究院NIST研制的LED标准测试设备，可对LED器件、模块、应用产品等三类LED产品实现恒温测试。

二、LED灯和灯具的空间光分布检测

分布光度计是测量光源和灯具空间发光强度分布的光度测量设备。图2是国际照明委员会CIE 70技术文件中推荐的一种反光镜分布光度计的原理结构，反光镜始终绕着中心轴旋转，在反光镜和光度探测器之间可以精确设置一系列消杂散光光阑，非常有效地消除杂散光。这种分布光度计因比较适合各种复杂光束的空间光分布测量，已被全球一百多个实验室采用，目前使用量第一。我国的几家国家实验室也采用了这种反光镜分布光度计。

近年来，随着LED技术的快速发展，LED产品的空间光分布测量越来越受到国际国内的关注。与传统光源及灯具相比，LED照明产品往往存在较复杂的光束分布，可能有一定的空间色度差异，因此对LED产品的空间光分布测量提出了新的要求，不仅要测试LED的空间光强分布，同时要测量空间色度不均匀性分布。此外，对于许多实验室，空间场地制约了高性能设备的应用，为了节约空间，目前我国也研发出了采用两块反光镜的分布光度计。

图3所示的追踪反光镜式分布光度计是我国自主研制的大型光度测试设备。它借鉴了在液晶显示运动伪像测量中光学追踪测量的思想，解决了以前几种圆周运动反光镜式分布光度计中的测量光束轴线不固定、消杂散光差，或光电探测器在空间运动等一系列问题。同时结合了中心旋转反光镜式分布光度计和圆周运动反光镜式分布光度计的优点，测量中灯具的位置保持不变，测量光束垂直入射探测器，光电探测器的位置保持固定；在测量光路中设置的多个消杂散光光阑，能够几乎完全消除测试室地面、墙面和天花板等互相反射杂散光。同时通过专门设计的新型高精度色度测量系统，可以实现准确快速地测得LED模块