CN103576069A - 一种测量功率型led热阻的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体领域，确切地说，是一种测量功率型LED热阻的方法。所述方法包括：将待测LED放置于恒温箱内，调节恒温箱的温度为30℃，加热保持30分钟；待加热完毕后，调整恒流源使待测LED流过的电流为5mA,等待测LED正向压降稳定时，记录相应的正向压降；将恒温箱温度分别设置为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃K为电压随温度变化的系数，T为测试条件稳定时LED的结温温度，T₀为指定环境的待测温度，V_FT、V_F0分别为环境温度T、T₀时LED两端的电压；将恒温箱控制在30℃，待测LED两端施加测试电流I_M(5mA)，记下此时LED正向电压V_F1，加热电流I_H设置为200mA，代替I_M加到LED两端，待LED器件稳态时，测量正向压降V_H，并得到耗散功率P_s。

Description

一种测量功率型LED热阻的方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，确切地说，是一种测量功率型LED热阻的方法。

背景技术

随着发光二极管的发展，现于广泛的用于应用于背光源、交通信号灯及通用照明等领域。功率型LED作为半导体照明的关键部件，它的结温变化会使芯片发射光谱红移，导致荧光粉量子效率上的降低，影响出光效率及色温、色度变化，加速荧光粉及芯片的老化，缩短使用寿命。

但是，现有技术测量功率型LED芯片的结温和热阻的方法存在以下缺点：只能测量未封装的裸露芯片，对封装后的芯片必须拆封后才能进行测量，并且仪器昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量功率型LED热阻的方法，旨在解决对封装后功率型LED芯片的热阻进行测量，且保存其外表的完好性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种测量功率型LED热阻的方法，所述方法包括：

步骤1：将待测LED放置于恒温箱内，调节恒温箱的温度为30℃，加热保持30分钟；

步骤2：待加热完毕后，调整恒流源使待测LED流过的电流为5mA,等待测LED正向压降稳定时，记录相应的正向压降；

步骤3：将恒温箱温度分别设置为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，重复步骤1、2，并记录各温度下的正向压降；

步骤4：利用公式（1），采用最小二乘法对测试数据拟合，求出K系数值：

V_FT＝V_F0+K(T-T₀)    （1）

式（1）中，K为电压随温度变化的系数，T为测试条件稳定时LED的结温温度，T₀为指定环境的待测温度，V_FT、V_F0分别为环境温度T、T₀时LED两端的电压；

步骤5：将恒温箱控制在30℃，待测LED两端施加测试电流I_M(5mA)，记下此时LED正向电压V_F1，加热电流I_H设置为200mA，代替I_M加到LED两端，待LED器件稳态时，测量正向压降V_H，并得到耗散功率P_s;

P_s＝I_H·V_H    （2）

步骤6：将I_M迅速取代I_H加到LED两端，测得此时的正向电压V_FF;

步骤7：分别设置为250mA、300mA、350mA,重复步骤5和6；

步骤8：将所测的数据带入公式（3）、（4）得到待测LED的结温与热阻：

V_F＝|V_F1-V_FF|    （3）

$R_0=\frac{V_F}{K\·I_H\·V_H}---\left(4\right)$

式（3）、（4）中，R₀待测器件PN结到指定环境之间的热阻，V_F为正向电压V_F1与V_FF的势压差。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述恒温箱的控制温度范围30℃～100℃，精度为±0.5℃，且恒流源精度为±0.1℃。

本发明的有益效果是：通过本技术方案可对封装后功率型LED芯片的热阻进行测量，且保存其外表的完好性，并且操作简单，减少了测试中不必要的破坏。

附图说明

图1为本发明测量LED热阻的方法流程图；

图2为本发明K系数测试原理图；

图3为本发明正向压降与降温的变化关系图；

图4为本发明热阻拟合曲线图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、恒温箱，2、待测LED，3、电压表，4、电阻，5、电流表，6、恒流源。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明测量LED热阻的方法流程图，所述方法包括：

步骤1：将待测LED放置于恒温箱内，调节恒温箱的温度为30℃，加热保持30分钟；

步骤2：待加热完毕后，调整恒流源使待测LED流过的电流为5mA,等待测LED正向压降稳定时，记录相应的正向压降；

步骤3：将恒温箱温度分别设置为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，重复步骤1、2，并记录各温度下的正向压降；

步骤4：利用公式（1），采用最小二乘法对测试数据拟合，求出K系数值：

V_FT＝V_F0+K(T-T₀)     （1）

式（1）中，K为电压随温度变化的系数，T为测试条件稳定时LED的结温温度，T₀为指定环境的待测温度，V_FT、V_F0分别为环境温度T、T₀时LED两端的电压；

步骤5：将恒温箱控制在30℃，待测LED两端施加测试电流I_M(5mA)，记下此时LED正向电压V_F1，加热电流I_H设置为200mA，代替I_M加到LED两端，待LED器件稳态时，测量正向压降V_H，并得到耗散功率P_s：

P_s＝I_H·V_H     （2）

步骤6：将I_M迅速取代I_H加到LED两端，测得此时的正向电压V_FF;

步骤7：分别设置为250mA、300mA、350mA,重复步骤5和6；

步骤8：将所测的数据带入公式（3）、（4）得到待测LED的结温与热阻：

V_F＝|V_F1-V_FF|    （3）

$R_0=\frac{V_F}{K\·I_H\·V_H}---\left(4\right)$

式（3）、（4）中，R₀待测器件PN结到指定环境之间的热阻，V_F为正向电压V_F1与V_FF的势压差。

所述恒温箱的控制温度范围30℃～100℃，精度为±0.5℃，且恒流源精度为±0.1℃。

在实例中，采用1W的蓝宝石衬底的正装GaN基LED进行测量。

图2为本发明K系数测试原理图，具体实现如下：

将待测LED2放置于恒温箱1内，调节恒温箱1的温度为30℃，加热保持30分钟；待加热完毕后，使用电阻4起保护作用，调节恒流源6发出电流使待测LED2流过的电流表5的电流为5mA,等待测LED正向压降稳定时，读取电压表3并记录相应的正向压降；将恒温箱1温度分别设置为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，重复步骤1、2，读取电压表3并记录各温度下的正向压降；将上述的测试的正向压降值代入公式（1）可计算出K值。

根据上述测试数据，绘制出图3，正向压降与降温的变化关系图。

图4为本发明热阻拟合曲线图，具体实现如下：

通过恒流源6的叠加，在一个电流为I_M恒流源6上并联电流为I_H—I_M的恒流源6，通过控制是否叠加，测量上述步骤4至步骤8的步骤、根据得出的R₀绘制出图4。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种测量功率型LED热阻的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：将待测LED放置于恒温箱内，调节恒温箱的温度为30℃，加热保持30分钟；

步骤2：待加热完毕后，调整恒流源使待测LED流过的电流为5mA,等待测LED正向压降稳定时，记录相应的正向压降；

步骤3：将恒温箱温度分别设置为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，重复步骤1、2，并记录各温度下的正向压降；

步骤4：利用公式（1），采用最小二乘法对测试数据拟合，求出K系数值：

V_FT＝V_F0+K(T-T₀)    （1）

式（1）中，K为电压随温度变化的系数，T为测试条件稳定时LED的结温温度，T₀为指定环境的待测温度，V_FT、V_F0分别为环境温度T、T₀时LED两端的电压；

步骤5：将恒温箱控制在30℃，待测LED两端施加测试电流I_M(5mA)，记下此时LED正向电压V_F1，加热电流I_H设置为200mA，代替I_M加到LED两端，待LED器件稳态时，测量正向压降V_H，并得到耗散功率P_s;

P_s＝I_H·V_H     （2）

步骤6：将I_M迅速取代I_H加到LED两端，测得此时的正向电压V_FF;

步骤7：分别设置为250mA、300mA、350mA,重复步骤5和6；

步骤8：将所测的数据带入公式（3）、（4）得到待测LED的结温与热阻：

V_F＝|V_F1-V_FF|    （3）

$R_0=\frac{V_F}{K\·I_H\·V_H}---\left(4\right)$

式（3）、（4）中，R₀待测器件PN结到指定环境之间的热阻，V_F为正向电压V_F1与V_FF的势压差。

2.根据权利要求1中所述的一种测量功率型LED热阻的方法，其特征在于，所述恒温箱的控制温度范围30℃～100℃，精度为±0.5℃，且恒流源精度为±0.1℃。

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