LED的熱測(cè)試介紹與LED封裝器件芯片結(jié)溫測(cè)試

　　目前，LED正以其優(yōu)異的電光轉(zhuǎn)換效率及光效得到業(yè)界的充分認(rèn)可。但大家都知道LED除了其本職功能——發(fā)光以外，還有一個(gè)不得忽視的重要問(wèn)題，就是LED的發(fā)熱。經(jīng)過(guò)這十幾年的發(fā)展，雖然現(xiàn)在LED的電光轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到40%～60%，但還有很多能量是通過(guò)熱的形式散發(fā)出來(lái)。盡管人們都一廂情愿地希望某光源能夠直接把電能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽茌椛涑鰜?lái)，想把多余的熱量斬草除根，但是臣妾做不到啊。

　　本文的主題便是讓大家了解如何進(jìn)行LED的熱測(cè)試。

　　首先從封裝上來(lái)看，目前LED的發(fā)展模式與電子封裝的發(fā)展一脈相承，其區(qū)別無(wú)非是把功能性的電子芯片換成了能發(fā)光的LED芯片，以及把不透光的封裝塑料換成了硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂等透光材料。因此可以發(fā)現(xiàn)，承襲這封裝套路的LED熱傳導(dǎo)路徑也與大部分的貼片式電子元件相一致，可以簡(jiǎn)化地看成是從芯片到基板的一維散熱路徑。

　　圖1 LED一維熱傳導(dǎo)路徑

　　LED的發(fā)熱主要是來(lái)源于其芯片，目前認(rèn)為其發(fā)熱原因一是來(lái)自非輻射載子復(fù)合，二是來(lái)自載子復(fù)合產(chǎn)生光子并未能有效地發(fā)射出來(lái)。如果芯片只是固晶在支架上，上面沒(méi)有透鏡或熒光膠覆蓋，這時(shí)候是可以通過(guò)紅外熱像儀來(lái)觀察芯片表面溫度的。一般這種情況可用紅外拍攝得到的這個(gè)芯片表面溫度。特別要注意，發(fā)光面的表面溫度不能用熱電偶來(lái)測(cè)量。雖然熱電偶是非常方便的測(cè)溫器，但對(duì)于一個(gè)既是發(fā)光又是發(fā)熱的LED芯片，熱電偶會(huì)因?yàn)槲樟斯廨椛涠a(chǎn)生相當(dāng)大的誤差，越靠近發(fā)光面，熱電偶測(cè)得的溫度誤差會(huì)越大。

　　圖2 LED芯片紅外拍攝圖

　　但我們的問(wèn)題是，如果是已經(jīng)封裝好的芯片，我們要怎樣測(cè)出芯片的結(jié)溫呢？上面說(shuō)的紅外熱像儀只能測(cè)物體表面（紅外透過(guò)率強(qiáng)的材料除外）的溫度，并不能拍攝到被透鏡或熒光膠覆蓋下的芯片結(jié)溫。其實(shí)呢，LED因?yàn)槠?a target='_blank' class='arckwlink_none'>二極管的特殊性，其自身就可以做為一個(gè)表征溫度的傳感器。標(biāo)準(zhǔn)JESD51-1里面就有說(shuō)到，二極管的端電壓會(huì)隨PN結(jié)的溫度變化而變化，而且端電壓與結(jié)溫是非常接近線性的變化！既然是這樣，那我們不就可以用電壓來(lái)監(jiān)測(cè)芯片內(nèi)部PN結(jié)的溫度了嗎！事實(shí)上JESD51-1就是介紹這種可行而且是精確的方法。