影響因素:
1、 與LED芯片本身的結(jié)構(gòu)與材料有關(guān)。
2、 與LED芯片粘結(jié)所用的材料的導(dǎo)熱性能及粘結(jié)時的質(zhì)量有關(guān),是用導(dǎo)熱性能很好的膠,還是用絕緣導(dǎo)熱的膠,還是用金屬直接連接。
3、 熱沉是用什么材料制成的?是用導(dǎo)熱很好的銅,還是鋁,而且與銅、鋁的散熱面積大小也有直接的關(guān)系。
4、 選用一定的材料與控制相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié),就可以降低LED的熱阻,從而提高LED的壽命與工作效能。
熱阻測試:
根據(jù)LED芯片pn結(jié)溫度升高10℃,波長會漂移1~2nm,或當(dāng)pn結(jié)溫度升高10℃時,光強(qiáng)會下降1%,按照這種規(guī)律可測出pn結(jié)溫度上升了多少度。
中國電子科技集團(tuán)第十三研究所制造聽NC2992型半導(dǎo)體器件可靠性分析儀,可用于測試熱阻。這種儀器的工作原理是,利用半導(dǎo)體器件在恒定電流下LED的正向電壓與溫度具有很好的線性關(guān)系(測試布線圖參見圖1)。輸入電壓隨溫度的變化關(guān)系可近似為下列公式:
• VT j=VT o +K(Tj-To) (1)
式中,VT j、VT o分別是Tj和To時的輸入電壓;K是熱敏溫度系數(shù),它與芯片襯底材料、芯片結(jié)構(gòu)、封裝結(jié)構(gòu)、發(fā)光波長等都有關(guān)系。熱阻是沿?zé)崃魍ǖ郎系臏囟炔钆c通道上耗散的功率之比,對于LED來說,熱阻一般是指從LED芯征pn結(jié)到熱沉上的熱阻,
熱阻計算公式可表示為:
• Rt h =( Tj-Tx)/P (2)
• 式中,Tj為施加大小為P的加熱功率脈沖后測得的LED結(jié)溫;Tx為熱沉鋁基板上的溫度。
根據(jù)圖1,對被測LED施加一定的加熱功率脈沖(恒流IH),被測LED的pn結(jié)發(fā)熱。比較恒流脈沖施加前后,在恒流IM偏置下所測的電壓變化量。在測試前被測LED結(jié)溫與熱沉溫度相同的前提下,由溫度檢測裝置測得熱沉溫度,從而得到被測LED的初始結(jié)溫。
• 由于在正向電流IM下,pn結(jié)溫升與其正向電壓變化成線性關(guān)系,因此相關(guān)系數(shù)K為器件的熱敏溫度系數(shù)(mV/℃)。通過此熱敏溫度系數(shù),在恒定的偏置電流IM下,可將功率恒流脈沖施加前后的結(jié)電壓變化量ΔVF換算為相應(yīng)的結(jié)溫變化量??蓪⑹?1)和式(2)改寫為式(3):
• Rth =ΔVF/K•P (3)
• 如圖1所示,首先轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“1”,則被測LED注入恒定電流IM,測得其正向電壓VF1。然后開關(guān)切換到“2”,給被測LED注入恒定電流IH,使其結(jié)溫升高。在一定時間之后,開關(guān)再次切換至“1”,在IM下測得LED的正向電壓VF2。最后就可以計算出熱阻。