LED 的芯片其實就是個半導體,有如以下的IV 曲線。例如反向電壓如果加的過高,LED 會因被擊穿而損壞,所以很多時候我們需要去測量反向電壓。若只是單純要測量芯片的特性,基本上使用電源和萬用表即可。主要可測試的項目包括正向電壓、擊穿電壓、漏電流…
測試LED 的整體IV 曲線特性幾個參數(shù)
正向電壓: Vf
擊穿電壓: Vr
漏電流: IL
這些項目的測試其實并不算困難,但必須要選對合適的測量儀器。若是選擇了不適合的測量儀器,測試的值誤差則會非常大。例如正向電壓的測試,影響量測的因素包括:1. 電流源準確度及穩(wěn)定度2. 電壓表的準確度及穩(wěn)定度3. 接觸點接觸電阻效應。而固緯電子的GDM-8261A 萬用表和PPH-1503 電源,在準確度和穩(wěn)定度方面都是相當高的。
GDM-8261A 數(shù)字萬用表
PPH-1503 高精度線性電源
正向電壓( Vf ) 測試
接下來我們把二極管接上一個反向電壓,要去測量它的漏電流。因LED 具有單向?qū)ㄌ匦裕约右苑聪螂妷簳r,只有極小的漏電流通過。IR 越大,LED 的特性越差。也由于這種電流非常的小,所以需要使用比較高位數(shù)的萬用表。
反向漏電流( IR ) 測試
從IV 曲線可以看得出來,只要達到LED 的啟動電壓,后續(xù)的增大電壓對LED 的影響其實很小。所以重點是在于其驅(qū)動電流,其對LED 的影響如下:
亮度: LED 亮度與其驅(qū)動電流成正向比
溫度和老化: 可引起Vd 隨時間漂移,電壓漂移有可能引起不期望的電流波動
壽命: 過量電流驅(qū)動LED 有可能導致不可逆的損害,并大幅縮短其壽命
從下圖右可以看到電流的變化所帶來LED 光衰減的范圍。
下面看到的是電流對LED 影響的一個案例。當電源在啟動的瞬間,一般會產(chǎn)生過沖的情況,就有可能會燒毀LED 芯片。其他單脈沖過電流出現(xiàn)的情況還有靜電放電(ESD)或瞬態(tài)電涌,會造成短路或開路的危害。
另外一個對電流相當重要的參數(shù)是紋波,當驅(qū)動電源制程工藝不同時就會出現(xiàn),并產(chǎn)生光效變低、壽命減短、過熱等危害。
低紋波電流、無過沖電流,需要穩(wěn)定的電源做為LED 測試的首選。固緯電子推薦下列兩款電源:
PPH-1503: 高精度可編程線性直流電源高分辨率,高響應速度低紋波
PSW 系列: 可編程開關直流電源CC/CV 優(yōu)先功能Test 功能
下圖是將LED 燈串到線路并做一個開關后,用示波器來看電源開啟的瞬間電流的波形。
一般電源所產(chǎn)生過沖的突波電流
接著再將一般電源換成PSW 系列電源,并采用CC 定電流優(yōu)先模式:
正常電流1A 平穩(wěn)上升
前面介紹的是CC 定電流優(yōu)先模式,但如果目前使用中的電源沒有CC 功能該怎么辦?有些時候會簡單的在回路中加一個電阻,來達到抑制電壓的效果。這邊電阻的使用相當于一個負載,但是使用純電阻來做負載并不能達到良好的效果,因此小緯建議可以另外使用電子負載的CC 模式來拉載電流。從下圖我們可以看到,如此一來就沒有過沖的現(xiàn)象了。
目前LED 的亮度已經(jīng)可以做到非常高了,可以透過提高電流來增加LED 的亮度,但同時也帶來散熱的問題。于是我們會用改變脈沖寬度的方法來改變LED 的亮度。人的眼睛有一種視覺的惰性,當燈光閃動的頻率超過120Hz 以上時,人的眼睛就會感覺不到燈光在閃。用脈沖電流的方式來驅(qū)動LED 燈,因為不是處于持續(xù)性供電的狀況,發(fā)熱量相對會比較低。
一般要能產(chǎn)生脈沖電流的電源都非常的貴,因此固緯電子提供了PEL-3000 電子負載的方案。以普通的電源來說,上升時間要50mS。但如果要做1mS 的脈沖,電源在還沒升起來就掉下去了。而PEL-3000 拉載斜率非常的快(最快16A/us),于是我們可以在LED 的回路中去串PEL-3000 可編程電子負載,用電子負載來控制線路上電流的脈沖CC 模式。
以下是高亮度LED 的脈沖電流的一個測試實際案例: