摘 要: 介绍了厦门市半导体照明检测认证中心 LED 及其应用产品的光电热和辐射安全检测系统的建设方案, 包括系统的功能、 组成、 技术指标、 基本的检测原理和方法等, 并指出了建立该中心的重要意义。
关键词: LED; 检测系统; 建设方案   
1 引言
半导体发光器件 （以下简称 LED） 应用产品是21 世纪最具发展前景的新兴高技术领域之一， 随着 LED 在景观照明、 汽车指示灯和照明灯、 背光源、交通信号灯以及户外大屏幕显示屏等领域广泛应用， 其节能、 环保、 安全、 易驱动、 体积小、 寿命长、 彩丰富、 性能可靠等优势逐渐凸现出来， 现已成为全球最令人瞩目的光源， 特别是 LED 的发光效率正在大幅度提高， 半导体照明被认为是 21世纪最有可能进入普通照明领域的一种新型固态冷光源。
面对这场产业革命和巨大的市场空间， 美国、 日本、 欧盟、 韩国、 等国家和地区相继推出了发展半导体照明产业的国家和地区计划。世界级的照明和半导体公司纷纷投入到
LED 照明光源的研发和产业中来， 一场技术、 人才和市场的争夺战已经开始。作为我国五大半导体照明工程产业化基地的厦门，现已发展成为能够辐射整个海峡西岸的大基地格局， 拥有 LED企业 80 多家， 规模企业 32 家， 产品涉及红外、 紫外、 可见光和白光等领域， 主要应用的产品有数码显示、 大屏幕显示、 背光源、 景观装饰照明、 灯具等， 涵盖产业链上、 中、 下游， 承接台湾LED产业转移的布局已基本形成。虽然目前厦门市在 LED 应用产品方面有比较明显的技术、产业优势和独特的区位优势，在 LED应用产品的检测能力方面也有一定的基础，但是和国内的其他半导体照明产业基地一样，它还缺少至关重要的 LED 应用产品统一的行业标准、 国家标准和性能检测， 以及分析的权威机构， 这些造成了 LED应用产品良莠不齐， 阻碍了产业的发展。
在厦门市人民政府、 厦门市科学技术局和厦门市质量技术监督局的支持和指导下， 由厦门市产品质量检验所、 厦门大学物理与机电工程学院、 厦门市现代半导体照明产业化促进中心三家联合建设的厦门市半导体照明检测认证中心已正式进入筹建阶段。
2 检测系统的建设
厦门市半导体照明检测认证中心主要由设立在
厦门市产品质量检验所的光电热及能效实验室、环境与可靠性实验室、 安全及辐射危害实验室、 电磁兼容实验室、有害物质检测实验室和工程评价与检测实验室， 以及设立在厦门大学的 LED 单管光电热及可靠性分析实验室、 LED外延片、 芯片和相关材料分析实验室等组成。中心检测系统的建设分两期进行： 一期工程投入约 1， 600 万元， 仪器设备和人员将在 2007 年底基本到位， 2008 年中心的实验设备和检测能力将达到国内领先水平，同时争取取得国家检测中心的资质； 二期工程投入约 800 万元， 力争于 2009 年底使中心的实验设备和检测能力达到国际先进水平。
厦门市产品质量检验所目前已初步具备 LED应用产品环境适应性、 可靠性、 安全性、 电磁兼容性、有毒有害物质等检测能力， 还具备部分 LED 应用产品辅助材料的检测能力。 经论证， 我们决定一期工程主要建设目前尚未具备但又急需的检测能力，包括LED 光学性能测量系统、 LED 热阻测试仪、 LED 变角光度测量系统、 LED 辐射安全等级测试系统、 LED显示屏测量系统和 LED 灯具空间光分布测量系统。二期工程将在继续建设新检测能力的同时，进一步完善已经具备的能力，包括 LED 静电敏感度测试、LED 寿命加速试验、材料特性试验、环境试验和LED照明现场测试等。以下着重介绍一期工程的新建检测能力。
2.1 LED 光学性能测量系统
LED 光学性能测量系统主要应用于 LED 光谱功率分布、 光谱峰值、 带宽、 光通量、 辐射通量、 光强、品坐标、 温 （相关温） 、 显指数、 发光效率、 容差、 偏差、 颜纯度、 主波长， 以及电流、 电压和功率的测量。该系统主要由光谱辐射分析仪、积分球、符合 CIE127 标准 A和 B 测试条件的光强测量装置、 LED 恒流电源、 LED 测试温控器、 高精度 LED测量夹具、光谱辐射标准灯及电源和电参数测试仪等组成。
由于国产光谱辐射分析仪在波长分辨率、准确性、 重复性、 扫描时间及品坐标精度等项目上与国际先进水平存在较大差距， 因此， 本系统拟采用德国Ins trument Sys tems 公司的扫描式光谱辐射分析仪 Spectro320，该仪器配有光电倍增管探测器和InGaAs 探 测 器 ， 光 谱 测 试 范 围 为 190nm ～1700nm， 能够覆盖紫外光、 可见光和红外光 LED 的光谱范围， 可以自动切换光栅和入光口径大小， 自动选择适当的光栅分辨率进行测量[1]。 该系统还采用美国NIST的紫外光、 可见光和红外光光谱辐射标准灯进行仪器标定。                             
传统光源的发光强度遵循与点光源距离平方成反比定律，即点光源对微面元的照度与点光
怎样开快递公司代理点源发光强度成正比， 与点光源到微面元的距离平方成反比，因此可以通过测量某一距离的照度，获得光源的发光强度。但由于 LED发出的光线有多个不同的聚焦点， 不属于点光源， 因此一般采用符合 CIE127 标准A和B 测试条件的光强测量装置进行测量，由此得到的发光强度为 "平均发光强度 "。
2.2 LED 热阻测试仪
LED 热阻测试仪主要应用于 LED 动态结温、 稳态结温和热阻的测量，还可以得到LED的加热和冷却曲线。
测量半导体器件热阻的主要方法有电学参数法、 红外热像仪法、 光谱法、 光热阻扫描法和光功率法等。热阻定义为沿器件热流通道上的温差与通道上热耗散功率之比， 即
               
其中， TJ 为 PN 结结温， TX 为热流通道上某个参考点的温度， P 热为热损耗功率， P
清明节手抄报资料电为耗散电功率， P 光为器件光功率。
对于小功率 LED， P 光可以忽略不计， 但是对于发光效率大于 10%～20%的大功率 LED， P 光是不可忽略的。目前国内外多数LED热阻测试仪都不具备在测量热阻的同时测量光功率的功能，只能采用两套系统分别测量结温和光功率，然后利用上式计算出 LED 的真实热阻。采用这种方法很不准确， 因为在两套不同的系统中，测试条件和环境很难控制得完全一致， 计算结果会有较大的系统误差[2]， 因此我们拟采用匈牙利 MicRed 公司的热阻测试仪， 该仪器通过一个直径为 300mm 的积分球将结温测试系统和光功率测试系统整合在一起，可以同时测量不同温度下 LED 的结温和光功率， 从而得到扣除光功率的LED的真实热阻。
热阻测试仪可以实现 8 通道的实时同步瞬态测量， 最大可测量 100W 的 LED， 通过功率提高器可将测量功率提高到 1， 000W，仪器还配有二次开发软件程序库，包括动态链接库、 C++ 头文件和源代码， 可以进行应用程序的二次开发， 建立与其他仪器设备的应用接口。
2.3 LED 变角光度测量系统
LED 变角光度测量系统主要应用于 LED 器件和模块的中心光强、 光束角、 光电密度、 光强分布等参数的测量。该系统主要由三轴旋转台、 光度导轨、移动台、 线性光度计和发光强度标准灯等组成。测量时将 LED 器件和模块安装在三轴旋转台上， 在每一平面上通过使 LED 绕其枢轴转动或转动光电探测器，从读数为中心光强的 1/2 的那一点转动到光束轴线另一边的对应点来确定光束角， 测量至少应在六个等间隔的平面上进行， 如果要绘制等光强分布图，则应在照明范围内至少测量 60 个点[3]。
2.4 LED 辐射安全等级测试系统西岳是什么山呢>王大陆个人资料
LED 辐射安全等级测试系统主要应用于各种LED器件、 模块的光辐射安全等级评价。 该系统主要由成像光度计、脉冲光谱辐射分析仪和光学成像装置等组成。随着 LED 亮度的不断提高， 人们开始关注 LED产品光辐射的安全性问题。LED的光辐射容易对人眼产生光化学危害、 热危害和眩光危害， 由于目前没有专门针对 LED 的辐射安全标准，因此主要参考CIE S 009/E:2002 和 IEC 60825，但是这两个标准分别针对传统照明灯和激光，而作为新兴光源的LED具有完全不同的特性，因此必须制定专门针对LED 辐射安全的标准。本测试系统建立后，将从LED产品的生产制造要求， 曝幅限值、 产品分类和测试方法入手， 致力于该项标准的研究。
2.5 LED 显示屏测量系统
LED 显示屏测量系统主要应用于显示屏的亮度、 度、 均匀性、 对比度和视角等参数的测量[4]。该系统主要由五轴运动控制台、 瞬态光谱仪、 亮度测量附件、 成像度计、 亮室照明装置、 发光效率测量装置、 信号发生器和积分球等组成。
五轴运动控制台由三轴平移台和二轴旋转台组成， 测量时将显示屏安装在二轴旋转台上， 探测器安装在三轴平移台上， 探测器通过光纤连接至瞬态光谱仪，通过计算机控制显示屏的转动和探测器的移动，从而实现显示屏各种基于视角的光学特性的测试。本系统拟采用德国 Ins trument Sys tems 公司的阵列式光谱辐射分析仪CAS140CT， 该仪器的光谱测试范围为:360nm～830nm， 能够完全覆盖可见光的光谱范围， 与扫描式光谱辐射分析仪Spectro320 相比，该仪器的检测速度较快， 但精度较低， 特别适用于显示屏之类的较大面积发光器件的检测[ 4]。
该系统除了可以应用于 LED 显示屏的测试外，还可以应用于其他平板显示器的检测，如液晶显示屏 （LCD） 、 有机发光显示屏 （OLED） 、 等离子体显示屏 （PDP） 等。
2.6 LED 灯具空间光分布测量系统
交通事故的处理程序
鲁滨孙漂流记简介LED 灯具空间光分布测量系统主要应用于LED路灯、 投光灯、 景观照明灯等空间光强分布及多种光度参数的测量。该系统主要由大型旋转反光镜式光度测试台组成， 具有激光十字瞄准装置， 能够方便、 准确地确定待测灯具的安装位置， 系统还采用运动反光镜原理，保证待测灯具始终处于正常的工作位置， 从而实现任意截面上的光强分布曲线、 空间等光强曲线、 平面等照度分布曲线、 亮度限制曲线、 环带光通量、 眩光等级、 灯具效率、 有效发光角、 上射光通比、 下射光通比、 灯具总光通量和有效光通量的测量。该系统除了可以应用于 LED 灯具的测试外， 还可以应用于其他灯具的检测。
3 结论
作为一种新型的光源， LED 至今仍没有统一的行业标准、国家标准、国际标准以及相应的检测方法， 产品良莠不齐， 阻碍了产业的发展。针对 LED及其应用产品的检测能力，目前在国内还处于发展的初步阶段，许多国家级的检测机构都不具备专门的检测设备。 厦门市半导体照明检测认证中心的建立，将是打破制约 LED 应用产品发展瓶颈的明智之举，对于促进我国光电产业持续、 有序、 健康的发展， 促进光电技术产品走出国门具有重要的意义。