CHINA INTERNATIONAL - 中国国际光电博览会

TECHNOLOGIES
技 术
LED 的 寿 命 很 长 , 额 定 条 件 下 的 老 练 寿
命 测 试 极 为 耗 时 。 除 了 上 述 的 根 据 初 期 光 通
维 持 率 变 化 外 推 出 L50 或 L70 寿 命 时 间 的
外 推 法 之 外 , 还 可 以 使 用 加 速 老 练 寿 命 试 验
的 解 决 方 案 , 即 在 不 改 变 LED 失 效 机 理 的
前 提 下 , 加 大 应 力 条 件 来 加 快 LED 的 衰 减
速 度 , 从 而 减 少 寿 命 试 验 的 时 间 [2-3]。 目
前 加 速 寿 命 试 验 可 分 为 增 大 测 试 电 流 和 提 高
环 境 温 度 两 种 加 速 方 法 , 以 电 流 加 速 试 验 为
主 。 加 速 老 练 获 取 的 寿 命 值 可 根 据 阿 仑 尼 斯
(Arrhenius) 模 型 计 算 出 额 定 条 件 下 LED
的 期 望 寿 命 。
4. 检 测 设 备 概 述
4.1 热 特 性 检 测 设 备 和 热 光 电 综 合 测 试
系 统
根 据 上 述 2.1 节 所 讨 论 的 热 特 性 检 测 方
法 , 其 技 术 难 点 在 于 对 测 试 设 备 性 能 要 求 很
高 : 电 流 切 换 和 采 样 速 率 必 须 足 够 快 、 电 压
测 量 精 度 要 高 且 LED 的 外 部 温 度 必 须 能 稳
定 控 制 。 国 际 上 匈 牙 利 的 T3Ster LED 热 阻
测 试 系 统 和 美 国 的 Phase11 热 阻 分 析 仪 能 基
本 满 足 要 求 , 但 这 两 款 仪 器 的 价 格 昂 贵 , 给
工 业 检 测 带 来 经 济 障 碍 。 中 国 远 方 公 司 在 对
相 关 标 准 的 深 入 研 究 基 础 上 , 根 据 LED 的
特 点 , 开 发 出 满 足 上 述 技 术 要 求 的 检 测 设 备
HEO-200 热 电 测 试 系 统 , 价 格 较 国 外 设 备
大 幅 降 低 。
HEO-200 采 用 MOS (Metal Oxide Semiconductor)
技 术 来 实 现 电 流 的 切 换 , 切 换 时 间 小 于
10μs, 能 有 效 避 免 结 温 冷 却 带 来 的 试 验 误
差 。 在 对 瞬 态 数 据 的 采 集 中 , 采 用 循 环 测 试
法 , 即 在 2.1 节 所 述 步 骤 2) 中 , 通 过 在 极
短 时 间 内 断 开 加 热 电 流 情 况 下 快 速 采 集 数 据
以 得 到 瞬 态 变 化 数 据 , 并 配 以 1MHz/s 的 采
样 速 度 , 采 集 瞬 态 数 据 的 精 度 高 达 1μs, 保
证 了 分 析 结 果 的 准 确 性 。
系 统 实 物 如 图 5 所 示 , 包 括 测 试 主 机 、
静 态 空 气 试 验 箱 以 及 专 业 测 量 分 析 软 件 等 ,
在 系 统 工 作 中 , 为 保 证 测 量 结 果 的 准 确 性 ,
系 统 采 用 内 置 的 恒 流 源 给 LED 提 供 电 压 ,
确 保 LED 发 光 稳 定 。 该 套 系 统 可 以 实 现 结 温 、
热 阻 ( 瞬 态 热 阻 、 稳 态 热 阻 )、 加 热 曲 线 和
冷 却 曲 线 的 准 确 测 量 。
图 5 LED 热 特 性 检 测 设 备
为 实 现 LED 的 光 色 参 数 随 结 温 变 化 曲
线 的 测 量 以 及 不 计 发 光 功 率 的 热 阻 测 量 , 在
上 述 系 统 基 础 上 , 配 置 具 有 同 步 触 发 功 能 的
高 精 度 快 速 光 谱 仪 和 积 分 球 来 实 现 光 色 参 数
的 测 量 。
4.2 加 速 老 练 和 寿 命 检 测 系 统
对 于 加 速 老 练 和 寿 命 的 测 试 , 无 论 采
用 何 种 寿 命 推 算 模 型 或 何 种 寿 命 等 级 划 分 方
式 , 其 硬 件 测 量 装 置 基 本 相 同 , 一 般 主 要 包
括 恒 温 试 验 箱 、 老 练 测 试 主 机 、 多 路 温 度 巡
检 仪 、 光 度 计 以 及 专 业 测 控 软 件 。 在 测 试 过
程 中 , 恒 温 试 验 箱 能 控 制 LED 的 环 境 温 度
到 达 指 定 温 度 值 , 老 练 测 试 主 机 用 于 给 被 测
LED 供 电 及 完 成 各 LED 电 参 数 的 测 量 , 多
路 温 度 巡 检 仪 用 于 测 量 每 颗 LED 的 温 度 ,
光 度 计 用 于 测 量 LED 的 光 度 参 数 , 上 述 三
者 将 测 试 的 结 果 反 馈 到 系 统 软 件 , 软 件 分 析
推 算 得 到 被 测 LED 的 寿 命 。 其 实 物 装 置 如
图 6 所 示 。
图 6 加 速 老 练 和 寿 命 检 测 系 统
图 7 为 典 型 的 LED 老 练 寿 命 曲 线 。
根 据 上 述 测 量 装 置 , 在 不 同 的 恒 温 箱 的
条 件 下 , 测 量 出 被 测 LED 的 光 度 , 就 可 以
得 到 LED 光 度 - 环 境 温 度 -- 时 间 变 化 曲
图 7 LED 老 练 寿 命 曲 线
线 ( 温 度 特 性 试 验 ), 如 配 置 光 谱 仪 设 备 ,
就 可 以 得 到 被 试 LED 色 度 - 环 境 温 度 - 时
间 变 化 曲 线 ( 温 度 特 性 试 验 )。 图 8 为 典 型
的 LED 相 对 光 通 量 随 环 境 温 度 的 变 化 曲 线 。
图 8 LED 光 通 量 随 环 境 温 度 变 化 曲 线
5. 小 结
由 于 直 接 测 量 存 在 困 难 , 对 LED 的 热
学 特 性 和 寿 命 的 评 价 具 有 挑 战 。 然 而 这 两 大
性 能 的 精 确 检 测 确 是 评 价 当 前 LED 水 平 的
重 要 依 据 。 我 国 已 经 对 这 两 大 重 要 性 能 的 测
试 做 了 较 为 深 入 的 研 究 , 并 自 主 开 发 了 相 关
测 试 设 备 , 能 够 满 足 目 前 国 内 外 各 项 标 准 的
要 求 , 使 我 国 工 业 界 能 够 进 行 高 精 度 、 低 成
本 的 热 特 性 和 寿 命 性 能 检 测 。
参 考 文 献
[1] Yuqin Zong and Yoshi Ohno. New
Practical Method For Measurement Of
High-Power LEDs. CIE Expert Symposium
2008 on Advances in Photometry and
Colorimetry.
[2] H.Shen, J.Pan, H.Feng. Accelerated
life test for high-power white LED based
on spectroradiometric measurement. SPIE
Photonics Asia 2007,Beijing, 2007.
[3] 沈 海 平 , 大 功 率 LED 可 靠 性 预 测 机 制 研 究
30 WWW.CIOE.CN