本帖最后由 zjlmhwq 于 2011-3-5 09:20 编辑

功率型LED结温和热阻在不同电流下性质研究

摘要：通过对不同驱动电流下各种颜色LED结温和热阻测量，发现各种颜色LED的热阻值均随驱动电流的增加而变大，其中基于InGaN材料的蓝光和白光LED工作在小于额定电流下时，热阻上升迅速；驱动电流大于额定电流时，热阻上升速率变缓。其他颜色LED热阻随驱动电流变化速率基本不变。结温也随驱动电流的增加而变大。相同驱动电流下，基于AlGaInP材料的1W红色、橙色LED的结温要低于基于InGaN材料的蓝色、绿色、白色LED的结温。分别用正向电压法和红外热像仪法测量了实验室自制的1mm×1mm蓝光芯片结温，比较了两种方法的优缺点。结果表明，电学法测量简单快捷，测量结果可以满足要求。
　　引言
　　全球照明协会表示在不远的将来，大功率发光二极管(Powerlight-emittingdiodes)将在普通照明领域起到至关重要的作用。自1994年以来，大功率LED得到迅猛发展，已经在诸多领域(如路灯、汽车尾灯、LCD背光源等)取代了传统光源。近年来，LED技术的发展更是日新月异，其光效的提升和器件成本的下降服从类似于摩尔定律的海茨(Haitz)定律，即LED价格每10年降低为原来的1/10，性能则提高20倍。
国际上LED技术正在向大功率、高亮度、高效率、低成本方向发展。功率LED的光学特性和电学特性强烈依赖于结温。随着LED功率的增大，过高的结温会影响LED的寿命和可靠性，散热问题变得日益严峻。因此，了解功率LED结温和热阻的变化特性就变得尤为重要。文中通过正向电压法和红外热像仪法，对功率LED的结温和热阻随电流的变化特性进行了研究。
　　1、功率LED结温测量方法
　　按标准，热阻的一般定义是：在热平衡的条件下，两规定点(或区域)温度差与产生这两点温差的耗散功率之比(单位°C/W或K/W)。热阻的大小直接影响LED的寿命、出光率、发光强度等。对于LED，由于热源在pn结处，其最高温度通常指pn结的温度，即结温Tj，它也是影响LED可靠性的重要参数。目前比较成熟的结温测量方法有红外热像仪法和正向电压法(又称标准电学法)。红外热像仪法通过测量器件工作时芯片表面的红外辐射给出芯片表面的二维温度分布，以此来表征结温及其分布，这种方法只能测量未封装的器件，对成品器件则需要开封才能测量。正向电压法是一种非破坏性的芯片温度测量方法，与红外热像法相比正向电压法具有灵敏度高、测量迅速、试验成本低廉等优点。
　　2、实验样品
　　所测试的样品，均为路灯和夜景照明用功率LED，包括1WInGaN蓝色、绿色LED、1WAl-GaInP红色、橙色LED以及1W、3W蓝宝石衬底InGaN白光LED，所有颜色芯片均用金属铝做散热基板材料。1W样品为一个1mm×1mm芯片。3WLED为两个1W芯片并联结构，白光是通过在In-GaN蓝光LED表面涂敷YAG荧光粉实现。
　　3、实验及结果分析
　　测试时环境温度设置为25°C，驱动电流从100mA上升到1A，增长间隔为100mA。

• 功率型LED结温和热阻在不同电流下性质研究.pdf