功率型LED 热特性测试研究[1]

　　1 引言

　　功率型LED 作为半导体照明的关键部件，它的结 温变化会影响其光通量、出光效率、波长红移、正向 压降等光度、色度和电气参量，影响器件的寿命和可 靠性 [1、2]，因此对功率型LED 芯片的结温和热阻进行 理论分析和实验测量显得尤为重要。目前对半导体器 件结温和热阻测量的主要方法有[3]：红外热像仪法， 电学参数法、光谱法、光热阻扫描法及光功率型法等。 其中电学法利用LED 正向压降随温度变化的关系，测 量LEDpn 结平均温度和器件的热阻，是LED 器件热 参数测量中最常用的一种方法。正向电压法测得的是 LED 芯片pn 结的平均温度[4]，虽然芯片pn 结的具体 温度场分布反映芯片的实际工作工作状态，但从LED 散热性能方面考虑，获得平均结温具有同等重要的意 义。

　　本文首先介绍了正向电压法测量热阻的原理，测量温度系数K 和LED 结温的装置和具体测试过程。 分别测量了蓝宝石衬底正装LED 和硅衬底倒装LED 的温度系数和热阻。最后，通过比较LED 样品的实际 热阻值和测量值，误差控制在5%左右，证实了这种 测量方法的可行性。

　　2 测量原理与过程

　　2.1 正向电压法测量热阻的原理

　　对半导体器件，包括LED，通过电流与两端电压 的关系为， 可简化为，考虑到欧姆接触引起的压降变化， 并对上式两边取自然对数可得，在恒流驱动时，温度升高对 电压的影响由第一项决定，内阻引起的电压变化可忽 略。

　　而，随着环境温度的升高， LED 两端正向压降值单调减小，可近似表示为

　　结温的计算，就是利用发光二极管的正向压降VF 与PN结的温度成线性关系的特性，通过测量其在不 同温度下的正向压降得出发光二极管的结温。在测试 中pn 结即是被测对象，又要把它看成是温度传感器， pn 结温度的变化通过温度敏感参数即pn 结正向压降 的变化输出，这样消除了因附加温度传感器而引入测 量误差。