GaN基白光LED的结温测量

　第3期陈　挺,等:GaN基白光LED的结温测量　409

温Tj与正向电压Vt满足较好的线性关系,那么

Θj2p=Tp和Vt的线性关系说明Tj-Tp=Pj×R(If×Θj2p与Vt满足很好的线性关Vt-Plight)×R

着结温的升高,荧光粉的发光效率降低。蓝白比法正是利用芯片的蓝光发光与荧光粉发光随结温变化的不一致来确定结温。定义W为光谱中整个白光的功率,B为蓝光部分的功率,那么比值

R=W/B应该是结温的函数。在以往的文献中,

系,这从一方面支持了在管脚温度法中可以用

一个不变的RΘj-p值来近似,也说明了Plight变化的影响是次要的,事实上在功率项中Plight可以认为是小量,而它的变化是二阶小量,可以忽略。在用正向电压法的结果估算热阻系数RΘj2p值时,对每个测量点都计算了相应的值,然后取平均得到:

RΘj2p=400℃/W

得到了R与结温较好的线性关系

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。而且对于

不同蓝光峰值波长的同一批白光LED,虽然线性关系直线的截距不同,但是直线的斜率是近似相等的。实验中在不同环境温度和不同注入电流两种情况下,对<5mm环氧树脂封装的GaN基YAG∶Ce的白光LED进行了测量。图5是恒定

Θj2p=(Tj-　　由于热阻系数由正向电压法估算R

Tp)/Pj,所以电压法中的误差将转移到这里,Tj的误差小于4℃;Tp由Pt100热电阻测量,考虑到实验中的焊接措施,Tp项的误差<0.2℃;分母

Pj值大致在70～80mW,误差<0.1%。这样综合

电流(20.0mA)改变环境温度(31.2～90.0℃),对蓝光峰值波长为469.4nm的白光LED测量的结果,测量的是白光LED阵列轴向的光谱。图6是恒定环境温度(23.6℃)改变电流(10.0～30.0

,.nm的LED测量的

Θj2p的误差小于60℃/W。对不同测量点来说,R

Θj2p的计算结果,R

Θj2pj得到由R

于5.0℃。Θj2p的值能够通过其他压法得到热阻系数,如果R

途径得到而且足够准确,那么管脚法测结温的误Θj2p的误差能够控制在差可以很小。例如如果R

5℃/W以内,那么管脚温度法测得的结温误差

将不超过0.5℃

。

图5　恒定电流改变环境温度时469.4nm白光LED的

W/B值与结温的关系

Fig.5　W/Bversusjunctiontemperatureof469.4nmwhite

LEDwhenambienttemperatureis

changedwithuni2formcurrentI=20mA1

图4　管脚温度与正向电压关系

Fig.4　Pintemperatureversusforwardvoltage(I=20mA)1

3.3　蓝白比法

利用白光LED的发光光谱分布(SPD)来测量结温,最大的优点是不需要破坏器件的整体性,是一种非接触的结温测量方法。从结温对白光LED的光度色度学影响知道,随着结温的升高,

图6　恒定环境温度改变电流时460.1nm白光LED的

W/B值与结温的关系

Fig.6　W/Bversusjunctiontemperatureof460.1nmwhite

LEDwhencurrentischangedwithuniformambienttemperature1

蓝光LED芯片的发光和荧光粉发光的强度都会下降,而且荧光粉的下降更为显著。这是因为随