led的質(zhì)量技術(shù)大全(編輯修改稿)
2024-08-09 20:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 到額外的壓力，而發(fā)生過度疲勞乃至脫落損壞。此外，當(dāng)環(huán)氧處于較高溫度時(shí)（即使未超過轉(zhuǎn)變溫度Tg），特別是與芯片臨近部分的封裝環(huán)氧會(huì)逐漸變性，發(fā)黃，影響封裝環(huán)氧的透光性能。這是一個(gè)潛移默化的過程，隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，LED將逐漸失去光澤。顯然工作溫度越高，這種過程將進(jìn)行得越快。為解決這一困難，特別在大功率器件的制作過程中，一些先進(jìn)的封裝結(jié)構(gòu)已摒棄了環(huán)氧樹脂材料而改用一些性能更為穩(wěn)定的諸如玻璃、PC等材料制作透鏡；另一個(gè)重要方法是讓環(huán)氧不直接接觸芯片表面，之間填充一種膠狀的，性能穩(wěn)定的透明硅膠。實(shí)踐證明，通過如此改進(jìn)，器件的性能與穩(wěn)定度獲得了明顯改善。 結(jié)溫對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)的影響 LED的發(fā)光波長(zhǎng)一般可分成峰值波長(zhǎng)與主波長(zhǎng)二類，前者表示光強(qiáng)最大的波長(zhǎng)，而主波長(zhǎng)可由X、Y色度坐標(biāo)決定，反映了人眼所感知的顏色。顯然，結(jié)溫所引致的LED發(fā)光波長(zhǎng)的變化將直接造成人眼對(duì)LED發(fā)光顏色的不同感受。對(duì)于一個(gè)LED器件，發(fā)光區(qū)材料的禁帶寬度值直接決定了器件發(fā)光的波長(zhǎng)或顏色。InGaAlP與InGaN材料屬IIIV族化合物半導(dǎo)體。它們的性質(zhì)與GaAs相仿，當(dāng)溫度升高時(shí)，材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致器件發(fā)光波長(zhǎng)變長(zhǎng)，顏色發(fā)生紅移。 通?？蓪⒉ㄩL(zhǎng)隨結(jié)溫的變化表示如下： λ（T2）=λ（T1）+ΔT?K（nm/?C） （3） 其中：λ（T2）表示結(jié)溫T2時(shí)的波長(zhǎng)；λ（T1）表示結(jié)溫T1時(shí)的波長(zhǎng)；K表示波長(zhǎng)隨溫度變化的系數(shù)。 表4指出了InGaAlP與InGaN器件的主波長(zhǎng)與峰值波長(zhǎng)K值，由表可知，對(duì)于InGaN有InGaAlP LED，峰值波長(zhǎng)隨溫度的變化要大于主波長(zhǎng)隨溫度的變化，其中InGaAlP LED尤甚。 人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的顏色感知靈敏度是存在著很大的差異，如圖7所示：在藍(lán)、綠、黃區(qū)域，很小的波長(zhǎng)變化就將引致人眼感覺上的變化。從而對(duì)藍(lán)、綠、黃器件的溫升效應(yīng)提出了更高的要求（。一般來說，2～5nm的波長(zhǎng)變化人眼就可以感覺到；而對(duì)紅光波長(zhǎng)的變化，人眼的感覺就要相對(duì)遲鈍一些，但也能感覺到15nm的波長(zhǎng)差異。為定量地表明人眼對(duì)不同波長(zhǎng)顏色的感知程度，有些公司的產(chǎn)品將顏色與波長(zhǎng)的關(guān)系列出了主波長(zhǎng)的顏色倉(cāng)，如表5所示。 顯然，對(duì)于琥珀（黃）顏色，由于人眼最為靈敏，因此顏色倉(cāng)的波長(zhǎng)間隔分得很細(xì)，僅為23nm，但對(duì)于紅色區(qū)域，其間隔擴(kuò)大到15nm。這就是說，為什么對(duì)黃色交通信號(hào)燈的顏色標(biāo)定與均勻度的要求較高，而紅色交通燈的顏色要求相對(duì)要低得多。） 結(jié)溫對(duì)LED正向電壓的影響 正向電壓是判定LED性能的一個(gè)重要參量，它的數(shù)值取決于半導(dǎo)體材料的特性，芯片尺寸以及器件的成結(jié)與電極制作工藝。相對(duì)于20mA的正向電流通常InGaAlP ~，而發(fā)藍(lán)、綠光的InGaN —。在小電流近似下，LED器件的正向壓降可由式（4）表示： Vf=（nKT/q）ln（If/Io）+RsIf （4） 式中Vf為正向電壓，If為正向電流，Io為反向飽和電流，q為電子電荷，K是玻爾茲曼常數(shù)，Rs是串聯(lián)電阻，n是表征P/N結(jié)完美性的一個(gè)參量，處在12之間。分析式（4）的右邊發(fā)現(xiàn)只是反向飽和電流Io與溫度密切相關(guān)，Io值隨結(jié)溫的升高而增大，導(dǎo)致正向電壓Vf值的下降。實(shí)驗(yàn)指出，在輸入電流恒定的情況下，對(duì)于一個(gè)確定的LED器件，二端的正向壓降與溫度的關(guān)系可由式（5）表示： VfT= VfTo+K（TTo） （5） 式中VfT與VFTo分別表示結(jié)溫為T與To時(shí)的正向壓降，K是壓降隨溫度變化的系數(shù)，對(duì)于InGaAlP與InGaN LED，其K值大致可由表6所示。有人給出了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表表8所示。 電壓隨溫度的變化是可恢復(fù)的，但如在高溫情況下，由于結(jié)區(qū)缺陷與雜質(zhì)的大量增殖與集聚，也將造成額外復(fù)合電流的增加，而使正向電壓下降。通常，恒流是LED工作的較好模式，如在恒壓條件下，由于溫升效應(yīng)使正向電壓下降與正向電流增加，并形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致器件損壞。 D、減小LED溫升效應(yīng)的對(duì)策 LED的輸入功率是器件熱效應(yīng)的唯一來源，能量的一部分變成了輻射光能，其余部分最終均變成了熱，從而抬升了器件的溫度。顯然，減小LED溫升效應(yīng)的主要方法，一是設(shè)法提高器件的電光轉(zhuǎn)換效率（又稱外量子效率），使盡可能多的輸入功率轉(zhuǎn)變成光能，另一個(gè)重要的途徑是設(shè)法提高器件的熱散失能力，使結(jié)溫產(chǎn)生的熱，通過各種途徑散發(fā)到周圍環(huán)境中去。 LED器件的量子效率 所謂LED器件的量子效率，即是器件的電能轉(zhuǎn)換成光能的能力，通?？蓪⑦@種電光轉(zhuǎn)換能力定義為外量子效率ηex，它是器件的注入效率ηJ、內(nèi)量子效率ηi、電子輸運(yùn)效率ηf和出光效率ηo的總和。 ηex=ηJ?ηi?ηf?ηo （6） 對(duì)于InGaAlP與InGaN LED器件中，由于
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