發光二極管（LED，Light Emitting Diode）自20世紀60年代問世以來，已廣泛應用于照明、顯示、背光、信號指示、醫療、通信等多個領域。其高效、節能、壽命長、響應快等優勢，使其成為現代光電技術的核心元件之一。

然而，不同品牌、不同批次的LED性能差異巨大。如何科學、準確地評估一顆LED的品質？這就離不開LED檢測。本文將深入解析發光二極管檢測原理，帶你從電學、光學、熱學三個維度，全面理解LED性能的“體檢”過程。

一、LED的基本工作原理（檢測的基礎）

在了解檢測之前，先回顧LED的工作原理：

LED是一種半導體P-N結器件。當外加正向電壓時，電子與空穴在P-N結附近復合，能量以光子的形式釋放，產生可見光或不可見光（如紅外、紫外）。

發光特性取決于半導體材料的能帶結構：

• GaAs：紅外光

• GaP：紅光、綠光

• InGaN：藍光、綠光、白光（藍光+熒光粉）

• AlGaInP：紅光、橙光、黃光

正是這種“電致發光”機制，決定了LED檢測必須從電、光、熱三方面協同進行。

光學參數檢測：看“發得多不多，發得純不純”

這是LED檢測中最關鍵的部分，通常在積分球或分布光度計中完成。

核心參數與檢測原理：

（1）光通量（Luminous Flux, Φv）——“總亮度”

• 單位：流明（lm）

• 檢測原理：將LED置于積分球內，利用內壁高反射涂層實現光的均勻漫射，通過校準的光探測器測量總光輸出。

• 應用：評估照明級LED的發光能力。

（2）發光強度（Luminous Intensity, Iv）——“方向亮度”

• 單位：坎德拉（cd）

• 檢測原理：在規定方向（通常為法線方向）測量單位立體角內的光通量，適用于指示燈、信號燈。

• 設備：標準光度計、角度測試臺。

（3）光譜功率分布（Spectral Power Distribution, SPD）

• 檢測原理：使用光譜儀將LED發出的光色散成不同波長，測量各波長的相對光強。

• 關鍵作用：

• 計算色溫、顯色指數

• 判斷是否有藍光峰值過高

• 識別熒光粉轉換效率

（4）相關色溫（CCT）——“光的顏色冷暖”

• 單位：開爾文（K）

• 計算方法：基于光譜數據，通過CIE標準觀察者函數計算色坐標，再查表得出對應黑體輻射溫度。

• 常見范圍：2700K（暖黃）→ 6500K（冷白）

（5）顯色指數（CRI, Ra）——“還原真實顏色的能力”

• 計算方法：比較LED照射下8種標準顏色樣品與標準光源下的顏色偏差，Ra為平均值。

• Ra ≥ 80：一般照明

• Ra ≥ 90：高顯色需求（如攝影、博物館）

（6）色品坐標（x, y）與色容差（SDCM）

• 色品坐標：在CIE 1931色度圖中定位光色

• SDCM（Δu'v'）：衡量同一批LED的色差一致性，≤3為優

熱學參數檢測：看“發不發熱，熱了怎么辦”

LED的性能和壽命對溫度極為敏感。結溫每升高10℃，壽命可能縮短一半。

關鍵檢測項目：

（1）熱阻（Thermal Resistance, Rth）

• 定義：結溫與殼溫之差除以功耗（單位：℃/W）

• 檢測原理：

1. 利用LED的正向電壓隨溫度變化的特性（VF-T特性）進行標定

2. 在恒定電流下，測量加熱前后的VF變化，推算結溫

3. 結合功耗計算熱阻

• 意義：熱阻越低，散熱越好，LED越可靠

LED檢測的典型流程

1. 樣品準備：清潔LED引腳，固定在測試治具上

2. 電學測試：測量VF、IR，篩選電性不良品

3. 光學測試：在積分球中測量光通量、光譜、色溫、顯色指數

4. 熱學測試：測量熱阻與結溫

5. 老化測試（可選）：長時間通電，觀察光衰

6. 數據分析與分級：根據結果對LED進行亮度、色溫分檔（Bin）