浅谈功率型LED节能灯组的结温测定

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1、浅谈功率型LED节能灯组的结温测定上海时代之光照明电器检测有限公司李为军结温作为衡量一个LED器件使用性能优劣的重要参数，是LED器件工程应用屮可靠性测量的核心要素，也是LED检测产品小的主要考察对象。本文总结了冃前报道过的几种测量LED器件结温技术的方法，并就其应用特点和局限性做了比对，同吋结合本公司灯具热稳定性测试方法，对正向电压法测量LED结温技术方案做了一些改进。1、引言20世纪90年代中期，口本口亚化学公司的Ndkamura等人经过不懈努力突破了制造蓝光LED的关键技术。GaN基蓝色LED的出现，人人扩展了LED

2、的应用领域，从此掀开了第三代半导体材料GaN基半导体照明的革命。枇界各发达国家在世纪之交纷纷推岀国家级半导休照明计划，力图在新世纪抢占半导体新一轮的制高点。目前，中国在用LED照明应用方面已经走在世界的前列。据不完全统计，2009年，中国道路照明市场达2800万盏路灯，每年约新增及更换路灯达300-400万盏,创造出庞大的LED路灯市场。预测,2009年LED路灯比2008年增长178%,2011年LED路灯数量将会达到800多万盏，渗透率将会达到8.5%0当前，在进行LED应用推广方而，我国在国家层而上进行了大力扶持，2

3、008年的北京奥运会，即将到來的2010年上海世博会和冃前科技部推广的“十城万盏计划”政府示范工程以及由国家发展和改革委员会(NDRC)/联合国开发计划署(UNDP)/全球环境基金(GEF)共同发起的中国逐步淘汰白炽灯、加快推广节能灯(P1LESLAMP)项目,都标志着我国大面积使用LED节能灯组的突破性开始,具有I•分重大的意义。功率型LED是向固体照明发展过程小的关键器件。虽然LED照明有着诸多无叮比拟的优点，要想获得实现真正意义上的第三代照明工程，仍存在测量和应用上的瓶颈，既LED器件散热和可靠性问题，特别是形成LE

4、D照明灯组后的结温状态的获取问题。由于目前照明用大功率LED灯具都是多个单管LED组装在一起构成的。如果散热系统设计不合理，LED芯片的结温就会过高，这将直接影响LED器件的性能，导致发光效率降低、寿命缩短，也使得LED的光度、色度学性能变差。本文总结了目前报道过的几种测量LED器件结温技术的方法，并就其应用特点和局限性做了比对，同时结合木公司灯具热稳定性测试方法，对正向电压法测量LED结温技术方案做了一些改进。2、LED发光特性与不同结温测定技术的比较LED(light-emittingdiode),又称发光二极管，是利

5、用固体半导体芯片作为发光材料，通过电流注入利用电了与空穴的复合将能量以光的形式释放出來.由于衬底和外延膜的晶格不匹配效应导致LED内部存在大量地非辐射复合以及外延材料较高的反射率引起的全反射问题，使得LED结温急剧上升。结温的升高，促使晶格震动加剧，加速了LED器件的老化，极大影响其光学特性和寿命。从严格意义来说，把LEDpn结区的温度作为LED的结温，通常市于器件芯片具有很小的尺寸，因此常把LED芯片的温度定义为结温。结温作为衡量一个LED器件使用性能优劣的重要参数，是LED器件工程应用屮可靠性测量的核心要素，也是LED

6、检测产品小的主要考察对象。特别是形成LED照明灯组后的结温状态的获取成为LED照明工程应用中必须解决的关键问题。因此，准确测量半导体LED的结温具有重要的实际意义。到目前为止，国内外的各类检测结温的产品大多是利用电学性质、热学性质、光度和色度学性质等来进行结温测量。具休地测量LED结温的方法通常有以下儿种：方法特点局限性适用性管脚法[1,2]是利用LED器件的热输运性质，通过测量管脚温度和芯片耗散功率和热阻系数求得结温。探温线与电极接触会引入寄生电阻；外环氧封装顶端到芯片的距离高度也会影响最终测试结果⑶。单管LED蓝白比法

7、[4,5]是一种非接触的测量方法，是利用白光LED电致发光光谱中，蓝光与白光的功率比值随结温变化关系来测量结温。比例系数没规律，可能相同类型口光LED有不同的比例参数。单管LED红外热成是常用的测量结温分布的方法，但是对LED封装材料单管LED,像法[6]其成本高，速度慢，红外仪器分辨率大于1mm,特别是对典型LED小芯片尺寸来说，而且测量器件要求处于未封装或开封的状态。折射率有特殊要求。开封状态向列型液晶热成像技术[3]是利用向列型液晶各向异性到各向同性的转变温度点变化来测定LED结温。优点就是清楚地观察到LED芯片表面

8、不同位置的工作温度状况。对仪器分辨率要求高，只争对裸晶，既未封装的单个芯片而言。单管LED,开封状态利用发光峰位测定结温技术[7,8]是一种非接触的测量方法，是一种直接从发光光谱确定禁带宽度移动技术来测量结温。对光谱测试仪器分辨精度要求较高，发光峰位的精度测定难度较大。ED灯单或组这些方法要么局限在对于