浅析搭建LED 检测服务平台的必要性

张宁

（贵州省机械电子产品质量检验检测院 贵州贵阳 550014）

1 搭建发光二级管（LED）检测服务平台的意义

1.1 LED 产业发展概况

LED 因具有节能、减排和环保的独特优势，近几年需求呈爆发式增长。 面对全球气候变迁与不断高涨的能源价格，各国政府相继出台相关政策鼓励支持LED 产业的发展。贵州省铝土矿、铂矿、电力资源丰富，是我国重要的铝工业基地，为LED 产业发展提供了资源和要素保障，一批企业在LED 产业研发、技术、工艺、设备制造等方面已具备一定基础，LED蓝宝石衬底材料等重点建设项目技术先进、 初具规模[1]。 《贵州省LED 产业发展规划2011-2020》中明确提出了贵州省LED 产业的发展目标是：加快园区规划和基础设施建设，为LED 产业发展创造良好条件，建成国内一流LED 产业园；发挥贵州省铝、铂、镓等资源优势，加快建设LED 蓝宝石衬底材料供应基地，大力发展LED 产业配套原材料和配件等相关产业，尽快建成国内最大的蓝宝石衬底材料供应基地；到2015 年，实现工业总产值300 亿元；到2020 年，实现工业总产值1 000 亿元。

LED 产业包括LED 上游产业、LED 中游产业和LED 下游产业。 上游产业含：发光材料、衬底、外延片；中游产业含：芯片、封装模块/光源、数码管和点阵、驱动IC 控制；下游产业属于LED 应用，包括照明、指示和背光源。

1.2 LED 检测的必要性

在电子产品的开发和生产中，测试是一个不可替代的重要环节。 要在产品设计和生产的同时进行各种性能测试，尽早发现可能出现的问题，采取预防和补救措施，否则会造成巨大的损失甚至导致新产品的开发失败。 但对电子产品进行比较完整的系统检测需要巨额投资，并需要配置相当数量的专业技术人员，一般的单位往往难以承担[2]。

目前，贵州省甚至是整个西部地区还没有专业的LED 产品检测机构，对该类产品的检查也仅仅局限于电性能方面的检测[3]。 随着LED 为代表的新型照明光源时代的到来，未来贵州省将会出现更多的LED 产品生产企业和经销商，为了正确引导消费，促进该类产品生产企业的发展维护消费者权益，把好贵州省市场准入关，规范LED 产业市场，建设一个高层次、高水平的LED 检测服务平台成为行业的迫切需求[4]。 另外，由于“国家电子基础元器件质量监督检验中心”在贵州的建立，LED 作为目前最具有发展空间的发光器件，更需要一个国家测试服务平台，机械和电子产品质量监督检验研究院在贵州电子基本组件的国家质检中心的建设单位，有必要也有能力执行测试方法研究，依靠公共测试服务平台，建立贵州，大力支持和贡献工业的发展。以国家检测中心为平台，不仅可以服务贵州，还可以向西部乃至全国辐射。 积极响应国家西部大开发的号召，符合国家“十二五”规划的战略部署。更重要的是，为了规范产业发展，避免重复投资，在产业发展之初就规划建设一个基于资源共享和服务产业的开放测试技术平台十分重要[5]。

筹建内容包含技术能力、团队建设、科研能力、运行能力、影响力和权威性、争取地方政府支持6 个方面。在技术能力方面，实验室环境实施满足电子电气实验室的基本要求；检测内容包括LED 产品的外观尺寸、电性能、光性能、热性能、机械性能、环境适用性、可靠性等项目[6-9]。 建成后检验设备和环境将在国内同类检验机构中处于领先地位。 建立机械环境试验室、气候环境试验室、老化试验室、电磁兼容试验室、电子元件检测室，电子器件检测室、集成电路检测室、光电性能试验室、失效分析室等，其中的仪器设备将覆盖LED 检测平台所需的部分设备[10]。

2 检测能力建设

提升LED 产品的电性能（正向电压、反向电压、反向电流、总电容、功率、功率因数）、光性能（光通量、光强分布、光束角、发光效率、色品坐标、色温、显色指数、色容差、颜色不均匀度、辐射通量、辐射效率、峰值发射波长、光谱带宽、光谱功率分布）的检测能力；建立热性能（热阻、结温、K 系数）的检测能力[11，12]。

2.1 电性能和光性能

电性能主要包括正向电压、反向电压、反向电流、总电容、功率、功率因数等，测量方法主要依据SJ/T 11394—2009《半导体发光二极管测试方法》[13]及GB/T 24824—2009《普通照明用LED 模块测试方法》[14]，需新购置设备“ST5000 半导体测试系统”或利用原有设备PF9811 智能电量测量仪、SK1760SL30A直流可调稳压电源等。

光性能主要包括光通量、光强分布、光束角、发光效率、色品坐标、色温、显色指数、色容差、颜色不均匀度、辐射通量、辐射效率、峰值发射波长、光谱带宽、光谱功率分布等，测量方法主要依据SJ/T 11394—2009 及GB/T 24824—2009，除利用原有设备CL-200色彩照度计、CS-2000 分光辐射亮度计、TES-1330A数字式照度计、FS-3400V LED 液晶模块和背光模块光学特性测量台外，需新购置设备“LED626LED 分布光度计”“HAAS-2000 高精度快速光谱辐射计”“GO-R5000 全空间快速分布光度计系统”，以适应LED 器件、LED 照明产品等光性能测量要求。

2.2 热性能测量

LED 和其他半导体基础元器件对结温十分敏感，几乎所有电参数都同结温直接相关。结温的升高会严重影响器件的性能表现，造成使用寿命降低，可靠性下降等，例如，半导体LED 随着温度升高，光输出将降低，对于白光发光二极管来说，温度升高会使芯片发出的蓝光光谱发生长波漂移，造成与荧光粉的激发光谱失配，进而影响光输出，此外结温会直接影响LED 寿命，结温升高会降低LED 的内量子效率，如果使LED 长期工作在高温下，会引起原子扩散增强，造成电极以外熔合等效应，从而导致LED 逐渐老化。 另一方面，从封装层面上来说，高温会使环氧树脂变性、电极引线老化、荧光粉激发光输出降低等，从而影响LED 的寿命，结温越高，LED 的寿命越短。 目前，国际电工委员会（IEC）以及中国的国家标准都规定了有源半导体基础元器件必须测量其结温和热阻，甚至需要建立该器件的等效RC 热学模型，并且IEC 以及国内颁布的半导体基础元器件的测试标准中关于热测试的部分均可溯源到JEDEC 的JESD51-1。 热性能主要包括热阻、结温等，主要依据国际标准JESD51-1 和定义的静态实时测试法（Static Method）和JESD51-14 定义的瞬态热界面法（Transient Dual Interface Test Method）测试结壳热阻要求和行标SJ/T 11394—2009 方法5000 类热特性测量方法，需新购设备“T3 Ster 热阻测试仪”。该设备可以完成包括双极型晶体管、常见的三极管、二极管和半导体闸流管以及大功率LED、复杂IC 器件、复杂散热器（包括热管）等的结温、热阻、热容等基本热学参数测量。 而且能够分析器件热传导路径相关结构的热学性能、构建器件等效热学模型，准确得出器件每一层结构的热阻、热容参数。 对于送检器件的工艺评价、可靠性评价具有极为重要的作用，还能够帮助用户分析其封装工艺的好坏、材料的优劣，给出器件的等效RC 热学网络模型，为产品的可靠性筛选、热学性能分析提供强有力的支持。

2.3 信息技术手段测量

建设“贵州领导测试服务平台”网站，通过网络共享平台动态发布贵州省甚至中国、全世界的领导行业发展现状，包括新技术、新工艺、新标准、新检测方法，如工业质量状况信息，提供行政执法的基础，政府决策等。 此外，互联网共享平台中的仪器设备（特别是大型仪器设备和高价值精密仪器设备）可以避免重复投资，提高仪器设备的利用率，为贵州LED产业的发展提供良好的服务和环境。

3 搭建LED 检测服务平台带来的社会效益

提升LED 检测能力是立足于为社会生产和公共生活服务，以创造社会效益为主的非生产性建设项目。 社会效益分析如下：

提供来自第三方公正、科学的检测服务。可验证LED 产品的设计和生产、施工环节的效果和质量，大大提高LED 产品生产企业的开发效率和成功率，有效降低不必要的损失，促进西部特别是贵州省LED产业的群体发展及集约经营，显著改善贵州省LED产品的投资、发展和贸易环境。

提高行业内公共检测服务水平，可减少相关企事业单位重复购置检测设备，节约投资。显著增加贵州省内可检测的项目品种和检测的相对批量，逐渐带动省内LED 产品的检测水平。

提升市场管理水平，可与消费者协会及司法部门配合，提供LED 产品的司法鉴定及质量仲裁的科学依据，提升西部特别是贵州省LED 产品市场的管理水平，改善行业内协作、交易的环境。

4 结语

全面提高贵州省LED 产业科技创新能力和增强竞争力为目标，以改革为动力，以建立共享机制为核心，遵循市场经济规律，积极响应省委省政府提出的“工业强省”战略，结合《贵州省LED 产业发展规划》的建设内容，依托“国建电子基础元器件质量监督检验中心” 的成立、兼顾全面的建设思路，建设具有公益性、可持续发展性，能覆盖包括LED 材料、LED器件以及LED 应用产品的LED 全产业链检测服务平台，充分发挥质监系统在“工业强省”中的作用，建立与LED 产业发展相配套的“产、学、研、用”一体化研发体系，为全省LED 产业发展提供技术基础；为行政执法、政府决策、正确引导消费、规范贵州省LED产业发展等提供技术支撑；为LED 产业中各企业提供包括科研创新、分析论证、工艺改进、摸底试验、质量控制、失效分析、标准化建设等多种技术服务，以资源共享为核心搭建开放式的服务平台，为企业与高校之间合作提供桥梁，为产学研及合作办学等提供条件，响应国家“节能减排”、避免重复投资的号召，创造贵州良好的企业发展环境，为贵州省“工业强省”战略的实施做出应有的贡献。