LED灯合格性检测全指南：从光电参数到可靠性验证

NexOptica01核心光电性能1）光通量（Luminous Flux，Φv, 单位：流明 lm）光通量是衡量LED发光能力的首要指标，表示单位时间内发出的可见光总量（人眼感知的总光功率）。在实验室环境下，使用直径1米以上的积分球配合经过NIST溯源校准的光谱辐射计进行测量。典型白光LED（350mA驱动）的光通量范围通常在100-150lm之间，若实测值低于标称值的90%即可判定为不合格。值得注意的是，积分球内壁涂层的老化程度会影响测试精度，建议每6个月重新校准。测试方法: 使用积分球配合光谱辐射计或光度探头测量。2） 光效（Luminous Efficacy，ηv, 单位：流明/瓦 lm/W）光效测试需同步采集光通量和输入电功率数据。高性能商用LED的光效普遍超过130lm/W，实验室样品可达200lm/W以上。测试时需注意电源的转换效率，建议使用精度优于0.1%的直流电源。这是衡量LED将电能转化为可见光效率的关键指标，直接关系到节能效果。不合格意味着能耗过高。计算: 光通量 / 输入电功率。某案例显示，当LED芯片与荧光粉的匹配出现偏差时，光效可能骤降30%，此时需检查荧光粉涂覆工艺。3）发光强度 (Luminous Intensity, Iv, 单位：坎德拉 cd)在特定方向上单位立体角内发出的光通量。通常指轴向发光强度。对于需要特定方向性强光的应用（如指示、信号灯）尤为重要。不合格可能导致指向性亮度不足。测试方法: 使用分布光度计或配光曲线测试系统测量。4）光强分布 / 配光曲线 (Luminous Intensity Distribution / Beam Pattern):对于汽车前照灯、舞台灯光等定向照明应用，需使用二维转台式分布光度计测量配光曲线。优质LED的等光强曲线应呈现完美的朗伯分布或设计要求的特定图案。决定了光束的形状（如聚光、泛光）和应用场景。不合格会导致照射区域不符合要求（如光斑不均匀、角度不对）。测试方法: 使用分布光度计测量。某次质量事故分析发现，透镜注塑过程中的缩痕会导致光束出现5°以上的偏转，严重影响照明效果。在不断发展的技术环境中，LED 已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。特别是制造商，他们寻求可靠和准确的仪器，以确保其产品的安全性和成本效益，同时满足行业标准。 光谱分析在定制产品、最大限度地减少前照灯的眩光以及确保乳制品的安全方面发挥着至关重要的作用。Optronic Laboratories 的 OL 770 LED 测试和测量系统是一种全面的解决方案，旨在以无与伦比的精度测量 LED 光谱和测角特性。 通过采用适当的输入光学元件，当与 Keithley 源表或 Optronic Laboratories 电源配对时，该系统可以评估关键参数，例如条件 A/B 和 TLF、视角和电气特性。OL 770 还配备了独特的触发功能，使其成为高速生产环境的理想选择。

02颜色特性参数1）相关色温 (Correlated Color Temperature, CCT, 单位：开尔文 K)描述光源发出的光给人眼感觉的颜色是“暖”（低色温，如2700K，偏黄红）还是“冷”（高色温，如6500K，偏蓝白）。 直接影响照明环境的氛围和舒适度。不合格会导致色温偏差，与设计或客户要求不符。测试方法: 通过光谱测量计算得出。在CIE1931色度图中，白光LED的色坐标必须落在黑体辐射轨迹附近的预定范围内。医疗照明用的5000K白光LED，其色容差要求控制在3-step MacAdam椭圆内。某三基色LED显示屏项目曾因批次间色温差异达到300K，导致屏幕出现可见的色块现象。2）显色指数 (Color Rendering Index, CRI, Ra)光源还原物体真实颜色的能力。最高为100（参考光源如日光）。通常报告Ra（R1-R8的平均值），有时也关注R9（饱和红色）。在需要准确辨色的场所（如美术馆、零售、医疗）至关重要。不合格会导致颜色失真。测试方法: 通过光谱测量计算得出。显色指数测试需特别关注R9（饱和红）值，普通照明Ra≥80即可，但手术室照明要求R9>50。通过微分光谱分析发现，荧光粉中硅酸盐与氮化物的比例变化0.5%就会导致R9值波动15%。3）色品坐标 (Chromaticity Coordinates, x, y / u', v')在色度图上精确表示光源颜色的坐标点（常用CIE 1931 xy或CIE 1976 u'v'）。比色温更精确地定义颜色。用于判断LED颜色是否符合目标范围（色容差）。测试方法: 通过光谱测量计算得出。4）色容差 (Color Tolerance / Standard Deviation of Color Matching, SDCM)实测色品坐标与目标色品坐标在色度图上的距离（通常用麦克亚当椭圆表示）。SDCM数值越小，颜色一致性越好（例如 ≤3 SDCM 或 ≤5 SDCM 是常见要求）。确保同一批次或不同批次LED的颜色一致性。不合格会导致混用时出现明显的色差。计算: 根据实测色坐标和目标色坐标在色度图上的距离计算。5）峰值波长 / 主波长 (Peak Wavelength / Dominant Wavelength, 单位：纳米 nm)光谱中强度最高的波长（峰值波长）；人眼感知到的颜色对应的波长（主波长）。对于单色LED（红、绿、蓝、黄等）尤其关键，决定了其基础颜色。不合格会导致颜色错误。测试方法: 通过光谱测量得出。对于RGB显示屏用的单色LED，峰值波长公差需控制在±2nm以内。使用高分辨率光谱仪（如Ocean HDX）测量时，需确保光谱带宽小于1nm。某次出货检验发现，外延片生长速率波动5%会导致蓝光LED波长漂移3nm。6）光谱功率分布 (Spectral Power Distribution, SPD)描述光源在不同波长上的相对辐射功率分布图。是计算色温、显指、色坐标、波长等所有颜色参数的基础。直接观察SPD可以分析光谱的连续性和缺失情况。测试方法: 使用光谱辐射计测量。03电学特性参数1）正向电压 (Forward Voltage, Vf, 单位：伏特 V)在规定的正向电流下，LED两端的电压降。影响驱动电路设计、功耗和发热。不合格可能导致驱动不匹配、效率下降或过热。测试方法: 在规定的恒流条件下测量电压。2）反向电流 (Reverse Current, Ir, 单位：微安 µA 或毫安 mA):在规定的反向电压下，流过LED的反向漏电流。过大的反向电流可能表明LED芯片或封装存在缺陷，影响可靠性和寿命。测试方法: 施加规定反向电压，测量电流。3）工作电流 (Operating Current, If, 单位：毫安 mA 或安培 A):LED设计在正常工作时流过的电流。测试其他参数（如光通量、电压）的基准条件。必须严格按规格书规定电流测试。测试方法: 使用恒流源驱动LED。04热学特性参数1）结温 (Junction Temperature, Tj, 单位：摄氏度 °C):LED芯片内部PN结的工作温度。重要性: 极其关键！直接影响光输出、颜色、电压、可靠性和寿命。高温是LED失效的主要原因。必须确保Tj不超过规格书允许的大值。测试: 直接测量困难，常用方法有：

电压法: 利用LED正向电压与结温的线性关系，通过测量小电流下的Vf变化推算Tj；红外热像仪: 间接测量（需校准）；热阻测试: 推算稳态Tj。2）热阻 (Thermal Resistance, Rth(j-s) 或 Rth(j-c), 单位：摄氏度/瓦 °C/W):LED芯片结温与环境温度（或外壳温度）之间的温差与所耗散功率的比值。表示热量从结传导到外部环境的难易程度。用于评估散热设计的有效性，预测特定工作条件下的结温。Rth越低，散热越好。测试方法: 通过测量不同功率下的结温变化来计算。05寿命1）光通维持率 / 光衰 (Lumen Maintenance, Lx, 单位：%)LED在经历规定时间老化后，其光通量与初始光通量的百分比（如L70, L80, L90 表示光通量下降到初始值的70%，80%，90%）。 衡量LED寿命的核心指标。不合格意味着过早变暗。测试: 进行加速老化测试（如高温高湿、高温工作），定期测量光通量变化。遵循标准如IES LM-80（光通维持率测量）和TM-21（寿命推算）。2）平均寿命 / 额定寿命 (L70/B50 等, 单位：小时 h):在规定的测试条件下，一批LED中有50%的样品光通量衰减到初始值的某个百分比（通常是70%，即L70）时所经历的时间。 用户最关心的寿命预期指标。不合格意味着实际寿命达不到承诺。确定: 根据LM-80测试数据和TM-21（或类似）推算方法预估。3）失效模式 (Failure Modes):LED失效的表现形式，如完全不亮、闪烁、严重光衰、颜色漂移、开路、短路等。是分析失效原因和改进设计的依据。观察方法: 在老化测试或使用过程中记录。06结构特性与可靠性1）机械特性:引脚强度: 抗弯、抗拉能力。胶体粘接力: 封装材料与支架/引线框的粘接强度。外观检查: 无破损、污染、气泡、划伤、镀层不良等。尺寸: 符合规格要求。

2）环境可靠性测试温度循环 (Temperature Cycling): 检验材料热膨胀系数差异导致的应力失效（如焊点开裂）。高温高湿存储/工作 (Damp Heat): 检验防潮能力（如硫化、氯化导致失效）。高温存储 (High Temperature Storage): 加速材料老化。硫化/氯化试验 (Sulfur/Chlorine Resistance): 针对特定应用环境（如含硫气体环境）。静电放电敏感度 (ESD Sensitivity, HBM/MM/CDM): 衡量抗静电能力，确保在制造和使用中不易被静电损坏。07关键测试条件环境温度 (Ta): 必须在规定的环境温度下测试（通常是25°C），因为温度直接影响光、电、色参数。热稳定状态: 测试前需让LED工作足够长时间（通常几分钟到半小时），达到热平衡（结温稳定）。积分球大小与结构: 影响光通量测试精度。光度探头/光谱仪校准: 确保测量设备准确。08总结检测LED是否合格是一个多维度、多参数的综合评估过程。需要根据LED的具体应用场景（如通用照明、背光、汽车、信号灯、显示屏）和规格书要求，确定需要重点关注的参数及其合格范围。核心参数通常包括光通量、光效、色温、显色指数、色容差、正向电压、反向电流、结温、热阻和光通维持率（寿命）。严格的测试必须在规定的条件（电流、温度、稳定状态）下进行，并使用经过校准的精密仪器。可靠性测试（老化、环境试验）对于评估长期性能至关重要。

参考文献：1.官网：https://www.solarlight.com2.Wechat：收藏！详解LED检测参数及其检测方法