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1、4.4 LED的热学特性的热学特性内容内容l一、引言一、引言l二、热阻及测量二、热阻及测量l三、三、LED的工作温度与存储温度的工作温度与存储温度一、引言一、引言热学对热学对LED的影响的影响l寿命寿命l主波长漂移：当结温升高主波长漂移：当结温升高10，波长发生红移，波长发生红移，即波长向长波（红外方向）漂移即波长向长波（红外方向）漂移12nm。相。相反，温度降低发生蓝移。反，温度降低发生蓝移。二、热阻二、热阻定义定义l当热量在物体内部以热传导的方式传递时，反当热量在物体内部以热传导的方式传递时，反映热传导体阻碍热流的能力的物理量称为热阻。映热传导体阻碍热流的能力的物理量称为热阻。l对于热流经
2、过的截面积不变的平板，导热热阻对于热流经过的截面积不变的平板，导热热阻为为L/(kA)L/(kA)。其中。其中L L为平板的厚度，为平板的厚度，A A为平板垂直为平板垂直于热流方向的截面积，于热流方向的截面积，k k为平板材料的热导率。为平板材料的热导率。热阻定义热阻定义l在在LEDLED点亮后达到热量传导稳态时，芯片表面点亮后达到热量传导稳态时，芯片表面每耗散每耗散1W1W的功率，芯片的功率，芯片pnpn结点的温度与连接的结点的温度与连接的支架或铝基板的温度之间的温差就称为热阻支架或铝基板的温度之间的温差就称为热阻RthRth，单位为，单位为/W/W。数值越低，表示芯片中的。数值越低，表示芯
3、片中的热量传导到支架或铝基板上就越快。热量传导到支架或铝基板上就越快。影响影响LED的热阻的因素的热阻的因素l（1 1）与）与LEDLED芯片本身的结构与材料有关。芯片本身的结构与材料有关。l（2 2）与）与LEDLED芯片粘结所用的材料的导热性能及芯片粘结所用的材料的导热性能及粘结时的质量有关。粘结时的质量有关。l（3 3）与热沉所用的材料有关。）与热沉所用的材料有关。确定热阻大小确定热阻大小 测试原理测试原理l根据根据LEDLED芯片芯片pnpn结温度升高结温度升高1010，波长会漂移，波长会漂移1-2nm1-2nm，或当，或当pnpn结温度升高结温度升高1010时，光强会下时，光强会下降
4、降1%1%，按照这种规律可测出，按照这种规律可测出pnpn结温度上升了多结温度上升了多少度。少度。NC2992型半导体器件可靠性分析仪型半导体器件可靠性分析仪 中国电子科技集团第十三研究所中国电子科技集团第十三研究所 按中国光协光电器件专业分会行标按中国光协光电器件专业分会行标(GD/T1-2003)测量测量LED热阻。热阻。正向电压法二极管热阻测试正向电压法二极管热阻测试仪器的工作原理仪器的工作原理l半导体器件在恒定电流下半导体器件在恒定电流下LEDLED的正向电压与温的正向电压与温度具有很好的线性关系度具有很好的线性关系 lV VTjTj=V=VToTo+K(T+K(Tj j-T-To o
5、)(1)(1)式中，式中，V VTjTj、V VToTo分别是分别是T Tj j和和T To o时的输入电压；时的输入电压；K K是热敏温度系数，它与芯片衬底材料、芯片结是热敏温度系数，它与芯片衬底材料、芯片结构、封装结构、发光波长等都有关系。构、封装结构、发光波长等都有关系。不同温度下的不同温度下的LED伏安特性伏安特性仪器的工作原理仪器的工作原理l热阻是沿热流通道上的温度差与通道上耗散的热阻是沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率功率P之比之比lRt h=(Tj-Tx)/P (2)式中，式中，Tj为施加大小为为施加大小为P的加热功率脉冲后测的加热功率脉冲后测得的得的LED结温；结温；Tx为热沉铝基板上的温度。为热沉铝基板上的温度。仪器的工作原理仪器的工作原理l Tx=ToTo VF=V VTjTj-V-VToTo 联立（联立（1 1）（）（2 2）两式，消去）两式，消去=(Tj-Tx)l得到热阻表达式得到热阻表达式Rt h=VF/（KP）三、三、LED的工作温度与存储温度的工作温度与存储温度l工作温度：工作温度：-3080是指环境温度，与热阻是指环境温度，与热阻有关，有关，pn结温度保持在结温度保持在100 以下。以下。l存储温度：存储温度：-40100，同时一般要求相对湿，同时一般要求相对湿度以不结露为准。度以不结露为准。No Condensed
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