LED热特性和寿命的检测技术[1]

　　近年来，LED照明技术快速发展，在LED的光效、色温、显色性等光色指标备受关注的同时，LED的热学特性和寿命也越来越受到人们的重视，特别是热学特性，对LED光色电的性能和寿命有着显著的影响。然而，对热学特性和寿命的检测具有挑战性。

　　LED的热学特性主要包括LED结温、热阻、瞬态变化曲线(加热曲线、冷却曲线)等。结温是指LED的PN结温度，热阻是指LED散热通道上的温度差与该通道上的耗散功率之比，用于表征LED的散热能力，研究表明，LED的热阻越低其散热性能越好，相应的LED光效一般也越高，寿命越长。检测热学特性的关键在于对LED结温的准确测量，现有的对LED结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温法测得LED芯片表面的温度并视其为LED的结温，但是准确度不够;另一种是通过温度敏感参数(temperature-sensitive parameter，简写为TSP)获取PN结温，这是目前较普遍的LED结温测试方法，其技术难点在于对测试设备要求较高。

　　LED的寿命主要表现为它的光衰，通常把LED光输出衰减到初始光输出的70%或50%作为判断寿命失效的指标，即光通量维持寿命。但由于LED是高可靠性器件，寿命一般都会超过几千小时甚至是一万多小时，直接测量等待光衰到指定值的做法在工业上的应用十分困难。

　　1 LED热学特性测试

　　2.1 LED结温和热阻的测量

　　美国EIA/JESD51 《Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages 》系列标准和国家标准SJ20788-2000 《半导体二极管热阻抗测试方法》、GB/T4023-1997《半导体器件分立器件和集成电流 第2部分：整流二极管》、QB/T 4057-2010《普通照明用发光二极管 性能要求》等国际国内标准都较为详细地介绍了通过温度敏感参数TSP测量结温和热阻的方法。对于LED，TSP为PN结两端的正向电压。在确定电流下，LED的正向偏压与结温之间近似成反比关系，由此可得到结温的变化为：

　　式(2)中，VL为低结温TL(如25℃)时LED在测量电流IM(小电流)下的正向电压，VH为高结温TH(如100℃)时LED在测量电流IM下的正向电压。

　　LED结温测量的时序如图1所示：