GaN基白光LED的结温测量

GaN基白光LED的结温测量

第27卷　第3期

2006年6月

发　光　学　报

CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCE

Vol127No13

Jun.,2006

文章编号:100027032(2006)0320407206

GaN基白光LED的结温测量

陈　挺,陈志忠,林　亮,童玉珍,秦志新,张国义

(北京大学物理学院;人工微结构与介观物理国家重点实验室,北京　100871)

3

摘要:用正向电压法、管脚法和蓝白比法等三种方法测量GaN基白光LED的结温,获得了较为准确的结温,

误差可以控制在4℃以内。正向电压法在恒定电流的条件下,得到了正向电压与结温的线性关系;蓝白比法在不同环境温度和不同注入电流两种情况下,都得到了蓝白比与结温较好的线性关系。提出了蓝白比法可能的物理机制,提高环境温度和增大注入电流都会使结温升高,蓝光峰值波长也会改变,这两个因素都会影响荧光粉的激发和发光效率。降低结温需要考虑的主要因素有白光LED的接触电阻、串联电阻和外量子效率,封装材料的热导率,反射杯和管脚的设计,以及空气散热部分的散热面积等。关　键　词:GaN基白光LED;结温;正向电压;管脚温度;电致发光谱中图分类号:O482.31;TN312.8　　　PACC:7860F　　　文献标识码:A

1　引　　言

大功率GaN)、环保光源的关键技术,但是结温升高会使白光LED的光度、色度

[1～3][4～6]

学性能变差以及寿命变短。对结温的测量现已广泛用于电子器件的可靠性研究,红外摄像法是常用的测量结温分布的方法,但是其成本高,速度慢,而且器件是未封装或开封的状态。目前对于利用电学和热学性质来测量结温已有一些研究,但是利用白光LED的光度和色度学性质来

[7]

测量结温的报道还很少。本文研究了用正向电压法、管脚法和蓝白比法等三种方法测量GaN基白光LED的结温。正向电压法是利用LED电输运的温度效应,通过测量工作电流下的正向电压来确定结温;管脚法是利用LED的管脚温度,通过耗散功率和热阻系数求得结温;蓝白比法是一种非接触的测量方法,是利用白光LED电致发光谱中蓝光与白光的功率比值来测量结温。本文还讨论了蓝白比法可能的物理机制以及降低结温需要考虑的主要因素。

2)被用来控制LED

,1℃。自制的LED支架(2)可以方便的固定LED(3)以及测量电路和热电阻(4)(Pt100标准热电阻)。热电阻被焊接在LED的阳极管脚上,它的电阻值由万用表(5)(VC9802A)来测量。电源(6)(SSP3112光谱仪

的稳流电源)给LED提供恒定直流。另一只万用表(7)(VC9802A)用来测量LED的正向电压。LED发出的光通过透镜(8)汇聚后,透过恒温箱

的玻璃窗口(9),进入光谱仪(10)(SSP3112光谱仪)的积分球。计算机(11)连接在光谱仪上用来分析光学测量的结果。

2　实　　验

图1是结温测量的实验装置示意图。恒温箱

图1　实验装置示意图

Fig.1　Illustrationofexperimentapparatus1

　　收稿日期:2004208222;修订日期:2005201224　　基金项目:国家“863”计划资助项目(2001AA313110,2001AA313060,2001AA313140)　　作者简介:陈挺(1981-),男,江苏扬州人,博士研究生,主要从事光电子物理和纳米半导体方面的研究。

E2mail:chenting@,Tel:(010)62751618

　　3:通讯联系人;E2mail:zzchen@,Tel:(010)62759726,Fax:(010)62752585