功率型LED 的结温与热阻是其热特性的重要指标,温度对LED 可靠性产生严重的影响。本文在介绍正向电压法测量热阻的原理、温度系数K 和LED 结温的测试装置及具体测试过程的基础上,对蓝宝石衬底正装LED 和硅衬底倒装LED 的温度系数和热阻进行了测量。选用热已知的LED 样品,对其实际值与测量值进行了比较,误差在5%左右,证实了这种热阻测量方法可行的。
2.2 测试装置及过程
由测试原理可知,本测试分为两个部分:第一部 分测量LED 的K 系数,第二部分根据测得的K 系数 得出LED 工作时的稳态结温,进而计算出热阻值。 2.2.1 K 系数的测试 原理图如图1 所示,将LED 放置在温控的恒温箱内,恒温箱的温度在30-100℃可控,控制精度±1℃, 恒流源精度为±0.1mA。
具体测试过程为:
(1)将恒温箱温度控制在30℃并将系统稳定30 分钟,使样品与恒温箱热交换充分,以保证样品温度 与恒温箱温度相同;
(2)调整恒流源使通过LED 的电流为5mA,待 LED 正向电压降稳定时,记录相应正向压降;
(3)将恒温箱温度分别设置为40℃、50℃、60 ℃、70℃、80℃,重复(1)、(2),并记录各温度下的 正向压降;
(4)利用VFT VFO K(T -TO) ,采用最小二乘法 对测试数据拟合,求出K 系数值。
2.2.2 LED 芯片结温的测试
原理图如图2 所示,图3 是施加到待测器件上的 电流时序图和相应的pn 结正向压降。 具体测试过程为:
(1)将恒温箱控制在30℃,待测LED 两端施加 测试电流IM(5mA),记下此时LED 正向电压VFI,加 热电流IH 设置为200 mA,代替IM 加到LED 两端,待 LED 器件稳态时,测量正向压降VH,并得到耗散功 率PS IH VH ;
(2)将IM 迅速取代IH 加到LED 两端,测得此时 的正向电压VFF;
(3)分别设置IH 为250 mA、300 mA、350 mA, 重复(1)、(2)两步;
可得到待测LED 的结温和热阻。
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