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LED 于一般照明应用及相应规范之评论

中国半导体照明网 发布时间：2007-01-17 00:00

一、 LED 产业于中国发展现况
优势：
中央及地方政府高度重视。
本梦比过高，期望进入投资门坎低，投资意愿强。
2005 年全国有一定规模 LED 生产企业和研究单位约 400 家，若包含小的封装企业超过 1000 家。
不足：
政府高度重视却少产业规划的具体方向。
无具体性之度量规范标准或已不符时宜。
普遍投资小、分散且良璓不齐。
欠缺具指标性之垂直整合型公司或企业联盟。
关键材料及高效组件高度仰赖国外厂商支持。
缺乏核心知识产权。
产业界普遍缺乏科研基底且无法有效反应至学研界。
传产因循旧法进行产品设计，无法表现 LED 产品优势。
二、 LED 于一般照明应用的契机
挑战：
能源供给紧张，替代能源发展效率无法有效填补能源需求。
全球化之环境保护趋势（ RoHS, WEEE 指令）之提前落实。
化合物半导体及相关材料、制程开发关键技术之不断突破。
半导体构装技术及经验的导入，有效降低成本并提高效能。
产业链逐层精进改善，产品垂直整合态势逐渐完善。
机遇：
政府层面的重视与支持，产、官、学界注目的焦点。
传产（灯源、灯具业）被动性的产品及业务调整。
产品应用层面增广。
广大市场需求诱使传产重视此项业务的拓展。
三、 世界主要 LED 器件 / 照明量测标准
• 国际
- IEC6 0747-5-3 , Optoelectronic devices-measuring methods.
- CIE127-1997, Measurement of LEDs
- CIE/ISO Standards on LED Intensity Measurements.
• 日本
JEL 311 （日本电球工业会） , 照明用白色 LED 测光方法通则
JIES 009 （照明协会技术）
CIES001 （日本照明委员会）
JIL 9003 （日本照明器具工业会）
• 中国
- Sj2353.3-83, 半导体发光二极管测试方法
- Sj2658-86, 半导体红光发光二极管测试方法
- GB/T12561-1990, 发光二极管空白详细规范
- GB/T15651-1995, 半导体器件分立器件和集成电路：光电子器件
- GB/T18904.3-2002, 半电子器件显示用发光二极管空白详细规范
- Sj/T2355-2005, 半导体发光二极管测试方法
1 、 IEC 及 CIE 规范差异
• 同是定?LED 参数测量标准 , 但对 LED 定义不同
IEC （国际电工委员会） : 作为显示用半导体器件
CIE （国际照明委员会） : 作为光源器件处理
• 最终产品定义不同 , 量测效能及指标定义不同
1) 发光（辐射）效能的定义不同
- IEC: LED 的光（辐射）通量 / 耗费正向电流
- CIE: LED 的光（辐射）通量 / 耗费电功率
2) 发光强度的测量距离定义不同
- IEC: 近场（条件 B ） , 无明确之量测距离定义。
- CIE: 远场（条件 A ）及近场（条件Ｂ） , LED 外壳顶端到光测器感应面
- CIE: 提出「平均发光二极管发光强度」为 LED 新的量测法
3) 量测过程外在条件定义不同
- IEC: 提供环境温度及大气条件建议。
- CIE: 明确规定测量环境温度（ 25oC) ，但未提大气条件。
2 、 IEC 互补 CIE 规范差异项目
• CIE 无提及 LED 辐射强度的量测
- IEC 提出辐射强度定位（法向辐射强度）规范。
- IEC 提出采用无光谱选择性的探测器作为量测建议。
- IEC 提到采用近场量测。
• CIE 无提及 ‘ 低频闪光 LED 测量方案
- IEC 规定量测低频闪光 LED 时，光探测器的反应上升时间应够小以侦测脉冲峰值。
- IEC 规定单色 LED 波长分辨率和带宽应能够调节，以便测量有足够精度
• CIE 无提及 ‘ 暗电流 的测量
- IEC 强调暗电流对温度非常敏感，所以测量精度极依赖环境状态。
- IEC 强调散光亦会影响暗电流的测量，因此最好于全黑环境下进行。
- IEC 规定工作电流需从 0 往上调节
• CIE 无提及光耦合器应用时，总电容测量时频率
• CIE 无提及光耦合器应用时， LED 的开 / 关时间
3 、 IEC 及 CIE 量测规范之缺憾
既有规范无法满足新型大功率 LED 芯片及封装体之量测。
既有规范无法满足模块式的 LED 构装体进行量测。
无法满足极高脉冲频率 ‘ 闪光 LED 或 仿视觉暂流态 之量测需求。
量测过程中组件热恒定状态并未纳入量测规范之中。
结温（ Junction Temperature ）未纳入评价考虑或规范参数内。
4 、 日本 LED 量测标准
此通用规则为 2004 年底由日本电球工业会、连同日本照明学会、日本照明委员会、日本照明器具委员会共同依 CIE127-1997 为基准制定的新准则，并于 2006 年 3 月 22 日 修正公告，以为未来照明用白光 LED 量测标准。
配合产业业者：小糸制作所、三菱电机、松下电器、日立 LIGHTING 、丰田合成、 USHIO 、 OSRAM MELCO 、松下电工、 NEC LIGHTING 、 STANLY 、日亚、东芝 Lighttech 、 LUMILEDS LIGHTING JAPAN 及 ROHM 等。
量测对象限定于照明用白光 LED ，采用与标准 LED 进行比较量测的方法，提供量测白光 LED 组件、模块的光度与全光束的规范。
量测过程中已有规范之大气状态，并且将器件热恒定状态及不得加上散热器等量测条件纳入量测规范中。量测项目侧重于 CIE 平均光度、全光束的光亮值、相关色温、配光特性，并利用已经经测光标准灯校正的白光 LED 数值作为标准依据，除进行单芯片 LED 量测外，多白光 LED 模块亦可用此作为量测依据。
5 、 中国 LED 量测标准
• 2002 年起由中国光协光电器件专业分会与业界厂商藉学术研讨交流后之共识，依 CIE127-1997 为基准制订此一标准 SJ/T2355-2005 “ 半导体发光二极管测试方法 ” 。
• 结合功率型白光 LED 的发展需求，增加显示特性、仲裁试验的标准大气条件、补充 低频闪光 LED 相关光电参数的测量方法，但仍未尽完全。
• 缺陷
1) 无法满足大功率 LED 芯片及封装体之量测。
2) 无法满足对多芯片型模块及多管组合型 LED 灯的量测。
3) 无法满足高脉冲频率 ‘ 闪光 LED 或 ‘ 仿视觉暂留态 之量测需求。
4) 量测过程中组件之热恒定状态未详细定义于量测规范之中。
5) 结温（ Junction Temperature ）仍未纳入评价考虑或规范参数内。
• 辅助量测标准
1) IEC61341-1994, 照明用 LED 灯中心光强和光束角
2) GB/T 19658-2005, 反射灯的中心光强和光束角的测量方法
3) CIE No. 63; GB/T7922-2003, 光谱辐射及颜色的量测
四、 中国 LED 一般照明标准建构框架
　　2003 年底由国家半导体照明工程攻关项目管理办公室在京召开之 半导体照明标准体系建设 第一次专题研讨会中决定半导体照明标准体系建设框架。
计量标准是基础 , 用以统一国内度量单位 , 传递量值。
计量标准事关国家主权 , 涉及国家的利益 , 测试基准的不一致会造成重大的贸易损失。

为测试仪器定标，保持国内测试量值的准确性及权威性。

因应产品的发展而进行分项标准之制订。并以指导行业发展为原则以制订技术标准。

五、 中国 LED 一般照明标准建构建议
• 结温（ Tj, Junction Temperature ）纳入作为照明用 LED 封装体的量测量测依据或作为光学量测结果之参考指标。
- 照明用 LED 应视为 ‘ 光源器件 ，而非 ‘ 显示用半导体器件 ，规范应予以区分
- 现行 LED 量测标准及测试结果内并无 ‘ 器件信赖测试 之参考指标，封装体中LED 的结温为已知与信赖测试及失效状态有绝对的关系。
　a) 较高的结温会造成 LED 出光效率的降低。
　b) 较高的结温会加速封装体构成材料特性的质变劣化。
c) 较高的结温会造成 LED 封装体的产品生命期缩短。
- 结温难准确测定，为求业界迅速掌握此测量方法，建议先采用 JEDEC 的规范。
• LED 封装体的量测过程中 ‘ 热恒定状态 应予以详细定义于规范之中。
- LED 于初始未达热平恒状态下，出光效能最佳；随温升效应出光效能会降低
- ‘ 热恒定状态 除应被定订于 ‘ 半导体照明计量基准 中，亦应被加入 ‘ 半导体
照明测试评价系统 以为量测系统设计之参考依据。
• 低、中、高频闪光 LED 光电参数的量测法应予以规范
- LED 作为照明使用， PWM 驱动方式已为广为使用方式，但低、中、高频闪光 LED 的光电参数量测却未详尽规范。
• 政府应从能源及环保政策角度渐进式制订产品基准
- LED 被视为新一代节能环保光源，现行市售产品却多因无产品基准规范而不具节能或环保效能。
- 对于以直接取代之 LED 灯源或灯具，建议依现有节能灯源及灯具产品基准进行修正以作为照明用 LED 的产品规范。
- 对一此新光源衍生照明用产品，应将 RoHS 及 WEEE 等环保规范及相关法规加入产品基准中，并指导产业并导入节能环保之发展原则。

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