用质心波长表征AlGaInP基LED的结温

为了提高采用光谱参数表征AlGaInP基发光二极 管(LED)结温的准确度,提出了一种采用质心波长表 征结温的方法。采用光谱仪测量恒定电流下、不同衬底温度时,AlGaInP基大功率LED的归一 化光谱功率分布;然后计算质心波长,并 得到质心波长-结温系数;再结合小电流下的质心波长,得到质心波长表征结温的公式 。将5只红色和5只黄色AlGaInP基LED采用质 心波长法、正向电压法、峰值波长和中心波长法得到的结温比较后发现:采用实验室常用 的1nm采样间隔的可见光光谱仪,质心波 长法与作为基准的正向电压法相比,平均误差仅1.24℃,准确度较 高。质心波长与结温成良好的线性关系,而中心波长和峰值波长与结温成阶梯状变化,因此质心波长更适合表征AlGaInP基LED结温。     

利用发光光谱估计AlGaInP LED结温的新方法

针对常用的正向电压法接触式测量以及峰 值波长法在结温估计前需要定标、峰值波 长与结温近似成线性关系等问题,提出了一种方便和精确的发光二极管(LED)结温非接触测 量方法。通过对 Varshni式和Bose-Einstein式的比较分析,得到Varshni式中常数项α、β与Bose-Einstein式中aB、θD的关 系式,从而建立起峰值波长与结温的非线性关系,同时对四元系材料AlGaInP LED的禁带宽 度公式进行推导,实现利用发光光谱非接触式估计结温的方法。本文方法无需结温估计前的 定标系统,避免由仪器结 构等带来的误差,提高了精度。实验结果表明,利用本文方法推导的Varshni公式中ΔE_g(T)=Eg(0)-E_g(T)的理 论值和实验值最大误差不超过0.003eV,进而 估计的结 温 与实际的结温能够较好吻合,估计误差为2K,且低于由峰值波长法得到的估计误差6K。     

基于积分宽度法测量发光二极管结温方法的研究

本文提出了一种基于光谱积分宽度法来测量发光二极管(light emitting diode, LED)结温的新方法,并进行了理论分析和实验研究。本方法主要分为光谱数据采集、定标函数的测定和结温测量三个过程。首先,为了测量成本的降低和精度的提高而采用在正常工作电流下采集LED光谱数据,并通过采用不同温度下的光谱积分宽度与选定的某一基准状态下的值逐差可得到线性度达0.99以上的定标函数,并通过此定标函数可实时测定任意状态下的结温。其次,为了比较本方法测量结温的精确性,分别对单色和白光LED采用本方法和业界主流的正向电压法,通过自行设计的基于积分宽度法结温测量系统和美国Mentor Graphics公司的T3Ster型仪器的测量结果进行比较,两种方法测出的结温最大偏差为2.1℃,在可接受的误差范围内。实验结果表明积分宽度法测结温具有高效便捷且低成本的的特点,具有一定的应用前景。     

采用双光谱参数表征GaN基蓝色LED的结温

设计了一种采用双光谱参数表征GaN基蓝色LED结 温的新方法。采用光谱仪(OSA)测量不同环境温度、不同脉冲电流驱动下,GaN基蓝色LED的 光谱分布,先忽略脉冲电流的热效应,构建驱动电流、质心波长 、半高全宽(FWHM)和结温四者之 间的关系;然后利用该关系,结合实际点灯条件下LED的光谱分布,计算出对应的LED结温和 驱动电流。再根据统计 得到的GaN基蓝色LED脉冲电流-结温修正系数,对所得结温进行修正,得到考虑脉冲电流 热效应后更准确的LED结 温。研究表明,不同类型的LED脉冲电流-结温修正系数差别较小,当脉宽为2ms时,1W G aN基蓝色LED的脉冲电 流-结温修正系数为－5℃/A。与正向电压法相比,采用双光谱参数法得到的结温平均误差 约为2℃。因此,双光谱参数法可以 较准确地测量GaN基蓝色LED的结温。     

大功率LED结温测量及发光特性研究

介绍了基于正向电压法原理自行研制的大功率LED结温测试系统,结温定量测量精度可达±0.5 ℃.利用该系统对不同芯片结构与不同封装工艺的大功率LED热阻进行了测量比较,并对不同结温的大功率LED发光特性进行了研究.结果表明,不同结构芯片温度-电压系数K明显不同;采用热导率更高的粘结材料和共晶焊工艺固定LED芯片,会明显降低封装层次引入的热阻.结温对光辐射功率有直接影响,若保持结温恒定,光辐射功率随电流增大线性增加;若保持外部散热条件不变,热阻大的芯片内部热量积累较快,导致结温上升速度更快,光效随电流增加而下降的趋势也更为严重.     

多灯串街道照明系统数字LED驱动解决方案

LED厂商建议通过控制正向电流使发光二极管保持额定的光通量和特定的色温。鉴于LED的亮度与正向电流值成正比,这个控制方法是最佳的LED电源解决方案。此外,LED的正向电压与输出功率受到结温的严格限制,特别是大功率LED更是如此;结温是众所周知的影响质量和使用寿命的关键参数。准确地说,随着结温升高,正向电压与输出     

一体化封装LED结温测量与发光特性研究

基于一体化封装基板,制备了大功率白光LED。以低热阻的一体化封装基板为基础,设计了结温测量系统。利用光谱仪测得不同结温下LED的光电参数,并对其机理进行了分析。在工作电流为0.34A,所研究温度范围为10.8～114.9℃。实验结果表明,一体化封装的LED结温与正向电压、光通量、光效和色温有着良好的线性关系;结温的变化对主波长及色坐标影响甚微;结温的上升导致蓝光段强度下降且光谱发生红移,黄光段强度上升且光谱发生宽化,峰值波长由450nm转为550nm。     

GaN基蓝光micro-LED的结温和载流子温度研究

结温及载流子温度因作为影响LED发光效率的重要参数而广受关注。文章研究了GaN基蓝光集成传感微小尺寸发光二极管(micro-LED)的光致发光(PL)光谱、载流子温度等随结温的变化规律。通过内置集成传感单元芯片,设计实现了GaN基蓝光micro-LED在0.04～53.4 A/cm²电流密度下结温和PL光谱的实时精确测量,并将正向电压法测量结温的低温端范围拓展至123 K。结果表明,低温下由于载流子泄漏、串联电阻的原因,结温与正向电压的线性斜率发生变化。针对PL光谱使用高能侧斜率法计算得到不同电流密度下的载流子温度,发现载流子温度与结温在所研究的结温和电流密度范围内可以近似用二次方程拟合,并对载流子温度随结温和电流密度变化的规律进行了分析和解释。     

功率LED结温和热阻在不同电流下性质研究

通过对不同驱动电流下各种颜色LED结温和热阻测量,发现各种颜色LED的热阻值均随驱动电流的增加而变大,其中基于InGaN材料的蓝光和白光LED工作在小于额定电流下时,热阻上升迅速;驱动电流大于额定电流时,热阻上升速率变缓。其他颜色LED热阻随驱动电流变化速率基本不变。结温也随驱动电流的增加而变大。相同驱动电流下,基于AlGaInP材料的1W红色、橙色LED的结温要低于基于InGaN材料的蓝色、绿色、白色LED的结温。分别用正向电压法和红外热像仪法测量了实验室自制的1 mm×1 mm蓝光芯片结温,比较了两种方法的优缺点。结果表明,电学法测量简单快捷,测量结果可以满足要求。     

大功率白光LED的结温测量

大功率LED器件的结温是其热性能的重要指标之一,温度对LED的可靠性产生重要的影响。采用板上封装的方法,利用大功率芯片结合金属基板封装出了大功率白光LED样品,利用LED光强分布测试仪测试了器件的I—V曲线,用正向电压法测量了器件的温度敏感系数,进而通过测量与计算得到器件的结温和热阻。最后利用有限元对器件进行实体建模,获得了器件的温度场分布。测量结果表明：正向电压与结温有很好的线性关系,温度敏感系数为2mV·℃^-1,LED的结温为80℃,热阻为13℃·W^-1。有限元模拟的结果与实测值具有良好的一致性。     

Junction-temperature estimation in AlGaInP light-emitting diodes using the luminescence spectra method

This study proposes a practical method to estimate the junction temperature of AlGaInP LEDs using the luminescence spectra method. The peak wavelength shift of LEDs is due to the energy band gap shrinking. The temperature dependence of the bandgap of AlGaInP LEDs is derived from those of the underlying binary compounds AlP, GaP, and InP. Based on this, a theoretical model for the dependence of the peak wavelength on junction temperature is developed. Experimental results on the junction temperature of AlGaInP red light-emitting diodes are presented. Excellent agreement between the theoretical and experimental temperature dependence of the peak wavelength is found.     

功率型LED电压温度系数的研究

理论上详细分析了LED正向电压随温度变化的物理机理,并在大的电流范围(0.1～200 mA)和温度范围(60～350 K)内,对AlGaInP、InGaN材料系功率型LED正向电压随温度的变化关系进行了系统的实验研究.发现在恒定电流下,两者的变化关系可分为高温区和低温区两段.在高温区两者为线性反比关系,并且电压温度系数与正向电流有关,在低温区正向电压随温度减小而突然急剧增大.理论很好地解释了实验结果.     

MOCVD生长双波长发光二极管

根据白光照明和可变换波长的光通信中对单芯片双波长发光二极管(LED)要求,在分析了反向偏置隧道结性质的基础上,设计了用反向偏置隧道结连接两个有源区的单芯片双波长LED,用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)在GaAs衬底上一次外延生长了同时发射两种波长的LED,其包含一个AlGaInP量子阱有源区和一个GaInP量子阱有源区,两个有源区由隧道结连接;通过后工艺制备了双波长LED器件,在20mA电流注入下,可以同时发射626nm和639nm两种波长,光强是127mcd,正向电压是4.17V。与传统的单有源区LED进行对比表明,双波长LED有较强的光强;对比单有源区LED的2.08V正向电压,考虑到双波长LED包含隧道结和两个有源区,隧道结上的压降很小。     

发光二极管中负电容现象的实验研究

对各种发光二极管（LEDs）的负电容（NC）进行了研究。实验结果表明，所有的LEDs都展示了NC现象。电压调制发光（VMEL）实验确认，在发光有源区中注入载流子引起的强发光复合是产生NC现象的基本原因。测量还表明，不同的LEDs的NC随电压和频率的变化规律是类似的；测试频率越低，正向偏压越高，NC现象越明显。     

发光二极管的低频电容特性

通过自建装置精确测试了发光二极管(LED)的低频(小于102Hz)电学特性。电学测量表明,所有LED在低频下都表现出明显的负电容(NC)现象,且频率越低NC现象越明显。调制发光测量表明,相对发光强度在低频下表现出明显饱和现象,并且随频率增加而减小。比较电学和光学的测量结果可以证实,辐射发光是产生NC现象的主要原因。通过对LED电学测量结果的详细分析得出了NC随电压和频率的变化关系式。     

LED背光模组热管理研究

文章建立了RGB三合一LED背光模组的热分析模型,通过与红外热像仪实际测量得到的温度数据相互比较,验证了该模型仿真结果的准确性。模拟分析的结果表明,在LED阵列底部固定一块镀锌钢板可有效降低LED结温。文章还提出了一种利用最小二乘法原理推算LED结点温度的方法,得到了电路板表面温度与LED结温之间的关系式,有助于通过测量电路板温度估算LED的结点温度,并以此为根据对LED进行亮度和色度的调节。     

Correlation of tunnelling currents and tunable luminescence in selectively diffused nipi LEDs

Measurements of the current/voltage characteristics and electroluminescence spectra of nipi LEDs with selectively diffused contacts have been performed over the temperature range 3-300 K. Good correlation has been observed between the forward characteristics of the diodes and the tuning of the electroluminescence. Analysis of the I/V characteristics indicates that the recombination occurs by electron tunnelling through the parabolic potential barriers.<>     

基于脉冲式U-I 特性的高功率型LED 热学特性测试

热学特性是影响功率型LED光学和电学特性的主要因素之一,设计了一套基于脉冲式U-I特性的功率型LED热学特性测试系统,可以测试在不同结温下LED工作电流与正向电压的关系,从而获得LED的热学特性参数。该系统通过产生窄脉冲电流来驱动LED,对其峰值时的电压电流进行采样,同时控制和采集LED的热沉温度,从而获得不同温度下LED的U-I特性曲线。与其他U-I测试系统相比,文中采用了窄脉冲(1 s)工作电流,LED器件PN结区处于发热与散热的交替过程,不会造成大的热积累,大大提高了测量精度。实验中,对某功率型LED进行了测试,获得了该器件的电压、电流和结温特性曲线,并利用B样条建立该器件的U-I-T模型,进而实现了对其结温的实时在线检测。     

一种非接触大功率白光LED结温测量方法

本文以不同色温类型的1W大功率白光LED为研究对象,通过改变工作电流和环境温度,对LED的结温和光谱之间的关系进行了研究。研究结果表明,无论对冷白光LED还是对暖白光LED,无论是电流还是环境温度引起的结温的变化,LED管光谱中白光光谱积分与蓝光光谱积分比值(R=W/B)都随结温呈现线性变化。因此,可以利用LED的辐射光谱进行结温的非接触快速测量是可行的,其最大的优点是不需要破坏器件的封装或LED灯具的整体性,是一种理想的结温测量方法。