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1、LED热学参数测试研究热学参数测试研究 引言引言 LED器件的热学性能会直接影响到器件发光器件的热学性能会直接影响到器件发光 效率、强度、光谱特性、工作稳定性和使效率、强度、光谱特性、工作稳定性和使 用寿命。因此对用寿命。因此对LED器件的热学参数进行器件的热学参数进行 分析研究，采用标准化的方法进行测量，分析研究，采用标准化的方法进行测量， 满足检测中心和企业需要满足检测中心和企业需要;同时为满足仲裁同时为满足仲裁 测试、数据报告等组建公共测试平台测试、数据报告等组建公共测试平台, 开发开发 商业化的测量设备，这些都是半导体照明商业化的测量设备，这些都是半导体照明 工程中的一项关键性工作。工
2、程中的一项关键性工作。 热阻基本概念热阻基本概念 LED热学设计的目的在于预热学设计的目的在于预 言言LED芯片的结温，所谓结芯片的结温，所谓结 温是指温是指LED芯片芯片PN结的温结的温 度。度。 热阻定义为热流通道上的温度差与通道上耗散功率热阻定义为热流通道上的温度差与通道上耗散功率 之比之比 Thermal Resisitance UF=2.1V,器件数据 表给出热阻=130 C/W.求结温=? 解: Tj= 130 C/W 50mA 2.1V+70 C =83.7 C Tjmax Tj 125C 5x Magnification of an Infrared Image of a bi
3、ased AH101 at a case temperature near 85 C 热像分析热像分析 LED寿命寿命: LED (发光)强度(功率)衰退到一半初始(发光)强度(功 率)的时间. P=P0 exp(-t) . (1) =0IFexp (-Ea/kTj). (2) Tj=th IFVF+Ta (3) 利用公式(1)可以通过试验得到寿命试验数据,从而得到相同 条件的器件的期望寿命.例如,用DC50mA试验得到300小时 数据,进而可推算300小时后的期望寿命. 由公式(1)(2)(3)可得到相同LED在不同条件的寿命数据 . LED结温和寿命结温和寿命 MTTF和结温和结温 平均无
4、故障时间平均无故障时间: : MTTF = A* e(Ea/kT) A = 3.71 x 10-12 (hrs) (Pre-exponential Factor) Ea = 1.5 (eV) (Activation Energy for WJ GaAs devices) (激活能激活能) k = 8.617 x 10-5 (eV/ C) (Boltzmanns Constant) MTTF和结温和结温 结束语结束语 以上主要讨论了稳态热阻测试的标准方法及有以上主要讨论了稳态热阻测试的标准方法及有 关问题。关问题。 三种不同概念的热阻对产品生产和检验都有用。三种不同概念的热阻对产品生产和检验都有用。 讨论了结温和讨论了结温和LED寿命寿命,平均无故障时间关系平均无故障时间关系。 对于各种对于各种LED器件而言器件而言,精确测量瞬态热阻抗值精确测量瞬态热阻抗值 和如何估算半导体结的最大温升和如何估算半导体结的最大温升,需要做许多研需要做许多研 究究,才能制定瞬态热阻抗测试标准。才能制定瞬态热阻抗测试标准。 水平有限水平有限,错误和不当之处错误和不当之处,请批评指正请批评指正.
