淺析搭建LED 檢測服務(wù)平臺的必要性

張寧

（貴州省機(jī)械電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測院 貴州貴陽 550014）

1 搭建發(fā)光二級管（LED）檢測服務(wù)平臺的意義

1.1 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

LED 因具有節(jié)能、減排和環(huán)保的獨(dú)特優(yōu)勢，近幾年需求呈爆發(fā)式增長。 面對全球氣候變遷與不斷高漲的能源價(jià)格，各國政府相繼出臺相關(guān)政策鼓勵支持LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。貴州省鋁土礦、鉑礦、電力資源豐富，是我國重要的鋁工業(yè)基地，為LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了資源和要素保障，一批企業(yè)在LED 產(chǎn)業(yè)研發(fā)、技術(shù)、工藝、設(shè)備制造等方面已具備一定基礎(chǔ)，LED藍(lán)寶石襯底材料等重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)、 初具規(guī)模[1]。 《貴州省LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2011-2020》中明確提出了貴州省LED 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)是：加快園區(qū)規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好條件，建成國內(nèi)一流LED 產(chǎn)業(yè)園；發(fā)揮貴州省鋁、鉑、鎵等資源優(yōu)勢，加快建設(shè)LED 藍(lán)寶石襯底材料供應(yīng)基地，大力發(fā)展LED 產(chǎn)業(yè)配套原材料和配件等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，盡快建成國內(nèi)最大的藍(lán)寶石襯底材料供應(yīng)基地；到2015 年，實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值300 億元；到2020 年，實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值1 000 億元。

LED 產(chǎn)業(yè)包括LED 上游產(chǎn)業(yè)、LED 中游產(chǎn)業(yè)和LED 下游產(chǎn)業(yè)。 上游產(chǎn)業(yè)含：發(fā)光材料、襯底、外延片；中游產(chǎn)業(yè)含：芯片、封裝模塊/光源、數(shù)碼管和點(diǎn)陣、驅(qū)動IC 控制；下游產(chǎn)業(yè)屬于LED 應(yīng)用，包括照明、指示和背光源。

1.2 LED 檢測的必要性

在電子產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)中，測試是一個不可替代的重要環(huán)節(jié)。 要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行各種性能測試，盡早發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，采取預(yù)防和補(bǔ)救措施，否則會造成巨大的損失甚至導(dǎo)致新產(chǎn)品的開發(fā)失敗。 但對電子產(chǎn)品進(jìn)行比較完整的系統(tǒng)檢測需要巨額投資，并需要配置相當(dāng)數(shù)量的專業(yè)技術(shù)人員，一般的單位往往難以承擔(dān)[2]。

目前，貴州省甚至是整個西部地區(qū)還沒有專業(yè)的LED 產(chǎn)品檢測機(jī)構(gòu)，對該類產(chǎn)品的檢查也僅僅局限于電性能方面的檢測[3]。 隨著LED 為代表的新型照明光源時(shí)代的到來，未來貴州省將會出現(xiàn)更多的LED 產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)銷商，為了正確引導(dǎo)消費(fèi)，促進(jìn)該類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益，把好貴州省市場準(zhǔn)入關(guān)，規(guī)范LED 產(chǎn)業(yè)市場，建設(shè)一個高層次、高水平的LED 檢測服務(wù)平臺成為行業(yè)的迫切需求[4]。 另外，由于“國家電子基礎(chǔ)元器件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”在貴州的建立，LED 作為目前最具有發(fā)展空間的發(fā)光器件，更需要一個國家測試服務(wù)平臺，機(jī)械和電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院在貴州電子基本組件的國家質(zhì)檢中心的建設(shè)單位，有必要也有能力執(zhí)行測試方法研究，依靠公共測試服務(wù)平臺，建立貴州，大力支持和貢獻(xiàn)工業(yè)的發(fā)展。以國家檢測中心為平臺，不僅可以服務(wù)貴州，還可以向西部乃至全國輻射。 積極響應(yīng)國家西部大開發(fā)的號召，符合國家“十二五”規(guī)劃的戰(zhàn)略部署。更重要的是，為了規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展，避免重復(fù)投資，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初就規(guī)劃建設(shè)一個基于資源共享和服務(wù)產(chǎn)業(yè)的開放測試技術(shù)平臺十分重要[5]。

籌建內(nèi)容包含技術(shù)能力、團(tuán)隊(duì)建設(shè)、科研能力、運(yùn)行能力、影響力和權(quán)威性、爭取地方政府支持6 個方面。在技術(shù)能力方面，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)施滿足電子電氣實(shí)驗(yàn)室的基本要求；檢測內(nèi)容包括LED 產(chǎn)品的外觀尺寸、電性能、光性能、熱性能、機(jī)械性能、環(huán)境適用性、可靠性等項(xiàng)目[6-9]。 建成后檢驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境將在國內(nèi)同類檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)中處于領(lǐng)先地位。 建立機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)室、氣候環(huán)境試驗(yàn)室、老化試驗(yàn)室、電磁兼容試驗(yàn)室、電子元件檢測室，電子器件檢測室、集成電路檢測室、光電性能試驗(yàn)室、失效分析室等，其中的儀器設(shè)備將覆蓋LED 檢測平臺所需的部分設(shè)備[10]。

2 檢測能力建設(shè)

提升LED 產(chǎn)品的電性能（正向電壓、反向電壓、反向電流、總電容、功率、功率因數(shù)）、光性能（光通量、光強(qiáng)分布、光束角、發(fā)光效率、色品坐標(biāo)、色溫、顯色指數(shù)、色容差、顏色不均勻度、輻射通量、輻射效率、峰值發(fā)射波長、光譜帶寬、光譜功率分布）的檢測能力；建立熱性能（熱阻、結(jié)溫、K 系數(shù)）的檢測能力[11，12]。

2.1 電性能和光性能

電性能主要包括正向電壓、反向電壓、反向電流、總電容、功率、功率因數(shù)等，測量方法主要依據(jù)SJ/T 11394—2009《半導(dǎo)體發(fā)光二極管測試方法》[13]及GB/T 24824—2009《普通照明用LED 模塊測試方法》[14]，需新購置設(shè)備“ST5000 半導(dǎo)體測試系統(tǒng)”或利用原有設(shè)備PF9811 智能電量測量儀、SK1760SL30A直流可調(diào)穩(wěn)壓電源等。

光性能主要包括光通量、光強(qiáng)分布、光束角、發(fā)光效率、色品坐標(biāo)、色溫、顯色指數(shù)、色容差、顏色不均勻度、輻射通量、輻射效率、峰值發(fā)射波長、光譜帶寬、光譜功率分布等，測量方法主要依據(jù)SJ/T 11394—2009 及GB/T 24824—2009，除利用原有設(shè)備CL-200色彩照度計(jì)、CS-2000 分光輻射亮度計(jì)、TES-1330A數(shù)字式照度計(jì)、FS-3400V LED 液晶模塊和背光模塊光學(xué)特性測量臺外，需新購置設(shè)備“LED626LED 分布光度計(jì)”“HAAS-2000 高精度快速光譜輻射計(jì)”“GO-R5000 全空間快速分布光度計(jì)系統(tǒng)”，以適應(yīng)LED 器件、LED 照明產(chǎn)品等光性能測量要求。

2.2 熱性能測量

LED 和其他半導(dǎo)體基礎(chǔ)元器件對結(jié)溫十分敏感，幾乎所有電參數(shù)都同結(jié)溫直接相關(guān)。結(jié)溫的升高會嚴(yán)重影響器件的性能表現(xiàn)，造成使用壽命降低，可靠性下降等，例如，半導(dǎo)體LED 隨著溫度升高，光輸出將降低，對于白光發(fā)光二極管來說，溫度升高會使芯片發(fā)出的藍(lán)光光譜發(fā)生長波漂移，造成與熒光粉的激發(fā)光譜失配，進(jìn)而影響光輸出，此外結(jié)溫會直接影響LED 壽命，結(jié)溫升高會降低LED 的內(nèi)量子效率，如果使LED 長期工作在高溫下，會引起原子擴(kuò)散增強(qiáng)，造成電極以外熔合等效應(yīng)，從而導(dǎo)致LED 逐漸老化。 另一方面，從封裝層面上來說，高溫會使環(huán)氧樹脂變性、電極引線老化、熒光粉激發(fā)光輸出降低等，從而影響LED 的壽命，結(jié)溫越高，LED 的壽命越短。 目前，國際電工委員會（IEC）以及中國的國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了有源半導(dǎo)體基礎(chǔ)元器件必須測量其結(jié)溫和熱阻，甚至需要建立該器件的等效RC 熱學(xué)模型，并且IEC 以及國內(nèi)頒布的半導(dǎo)體基礎(chǔ)元器件的測試標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于熱測試的部分均可溯源到JEDEC 的JESD51-1。 熱性能主要包括熱阻、結(jié)溫等，主要依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)JESD51-1 和定義的靜態(tài)實(shí)時(shí)測試法（Static Method）和JESD51-14 定義的瞬態(tài)熱界面法（Transient Dual Interface Test Method）測試結(jié)殼熱阻要求和行標(biāo)SJ/T 11394—2009 方法5000 類熱特性測量方法，需新購設(shè)備“T3 Ster 熱阻測試儀”。該設(shè)備可以完成包括雙極型晶體管、常見的三極管、二極管和半導(dǎo)體閘流管以及大功率LED、復(fù)雜IC 器件、復(fù)雜散熱器（包括熱管）等的結(jié)溫、熱阻、熱容等基本熱學(xué)參數(shù)測量。 而且能夠分析器件熱傳導(dǎo)路徑相關(guān)結(jié)構(gòu)的熱學(xué)性能、構(gòu)建器件等效熱學(xué)模型，準(zhǔn)確得出器件每一層結(jié)構(gòu)的熱阻、熱容參數(shù)。 對于送檢器件的工藝評價(jià)、可靠性評價(jià)具有極為重要的作用，還能夠幫助用戶分析其封裝工藝的好壞、材料的優(yōu)劣，給出器件的等效RC 熱學(xué)網(wǎng)絡(luò)模型，為產(chǎn)品的可靠性篩選、熱學(xué)性能分析提供強(qiáng)有力的支持。

2.3 信息技術(shù)手段測量

建設(shè)“貴州領(lǐng)導(dǎo)測試服務(wù)平臺”網(wǎng)站，通過網(wǎng)絡(luò)共享平臺動態(tài)發(fā)布貴州省甚至中國、全世界的領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，包括新技術(shù)、新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)、新檢測方法，如工業(yè)質(zhì)量狀況信息，提供行政執(zhí)法的基礎(chǔ)，政府決策等。 此外，互聯(lián)網(wǎng)共享平臺中的儀器設(shè)備（特別是大型儀器設(shè)備和高價(jià)值精密儀器設(shè)備）可以避免重復(fù)投資，提高儀器設(shè)備的利用率，為貴州LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供良好的服務(wù)和環(huán)境。

3 搭建LED 檢測服務(wù)平臺帶來的社會效益

提升LED 檢測能力是立足于為社會生產(chǎn)和公共生活服務(wù)，以創(chuàng)造社會效益為主的非生產(chǎn)性建設(shè)項(xiàng)目。 社會效益分析如下：

提供來自第三方公正、科學(xué)的檢測服務(wù)?？沈?yàn)證LED 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、施工環(huán)節(jié)的效果和質(zhì)量，大大提高LED 產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的開發(fā)效率和成功率，有效降低不必要的損失，促進(jìn)西部特別是貴州省LED產(chǎn)業(yè)的群體發(fā)展及集約經(jīng)營，顯著改善貴州省LED產(chǎn)品的投資、發(fā)展和貿(mào)易環(huán)境。

提高行業(yè)內(nèi)公共檢測服務(wù)水平，可減少相關(guān)企事業(yè)單位重復(fù)購置檢測設(shè)備，節(jié)約投資。顯著增加貴州省內(nèi)可檢測的項(xiàng)目品種和檢測的相對批量，逐漸帶動省內(nèi)LED 產(chǎn)品的檢測水平。

提升市場管理水平，可與消費(fèi)者協(xié)會及司法部門配合，提供LED 產(chǎn)品的司法鑒定及質(zhì)量仲裁的科學(xué)依據(jù)，提升西部特別是貴州省LED 產(chǎn)品市場的管理水平，改善行業(yè)內(nèi)協(xié)作、交易的環(huán)境。

4 結(jié)語

全面提高貴州省LED 產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新能力和增強(qiáng)競爭力為目標(biāo)，以改革為動力，以建立共享機(jī)制為核心，遵循市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，積極響應(yīng)省委省政府提出的“工業(yè)強(qiáng)省”戰(zhàn)略，結(jié)合《貴州省LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的建設(shè)內(nèi)容，依托“國建電子基礎(chǔ)元器件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心” 的成立、兼顧全面的建設(shè)思路，建設(shè)具有公益性、可持續(xù)發(fā)展性，能覆蓋包括LED 材料、LED器件以及LED 應(yīng)用產(chǎn)品的LED 全產(chǎn)業(yè)鏈檢測服務(wù)平臺，充分發(fā)揮質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)在“工業(yè)強(qiáng)省”中的作用，建立與LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展相配套的“產(chǎn)、學(xué)、研、用”一體化研發(fā)體系，為全省LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)；為行政執(zhí)法、政府決策、正確引導(dǎo)消費(fèi)、規(guī)范貴州省LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展等提供技術(shù)支撐；為LED 產(chǎn)業(yè)中各企業(yè)提供包括科研創(chuàng)新、分析論證、工藝改進(jìn)、摸底試驗(yàn)、質(zhì)量控制、失效分析、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等多種技術(shù)服務(wù)，以資源共享為核心搭建開放式的服務(wù)平臺，為企業(yè)與高校之間合作提供橋梁，為產(chǎn)學(xué)研及合作辦學(xué)等提供條件，響應(yīng)國家“節(jié)能減排”、避免重復(fù)投資的號召，創(chuàng)造貴州良好的企業(yè)發(fā)展環(huán)境，為貴州省“工業(yè)強(qiáng)省”戰(zhàn)略的實(shí)施做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。