1、 熱阻Rth

    在LED點亮后達到熱量傳導穩(wěn)態(tài)時，芯片表面每耗散1W的功率，芯片pn結點的溫度與連接的支架或鋁基板的溫度之間的溫差就稱為熱阻Rth，單位為℃/W。數(shù)值越低，表示芯片中的熱量傳導到支架或鋁基板上就越快。這有利于降低芯片中的pn結的溫度，從而延長LED的壽命。

    影響熱阻的因素

    怎樣才能降低LED的熱阻呢？熱阻的大小與以下因素有關：

    ·與LED芯片本身的結構與材料有關。

    ·與LED芯片粘結所用的材料的導熱性能及粘結時的質量有關，是用導熱性能很好的膠，還是用絕緣導熱的膠，還是用金屬直接連接。

    ·熱沉是用什么材料制成的？是用導熱很好的銅，還是鋁，而且與銅、鋁的散熱面積大小也有直接的關系。

    選用一定的材料與控制相關的技術細節(jié)，就可以降低LED的熱阻，從而提高LED的壽命與工作效能。

    確定熱阻大小

    怎么測出熱阻呢？根據(jù)LED芯片pn結溫度升高10℃，波長會漂移1~2nm，或當pn結溫度升高10℃時，光強會下降1%，按照這種規(guī)律可測出pn結溫度上升了多少度。

    中國電子科技集團第十三研究所制造聽NC2992型半導體器件可靠性分析儀，可用于測試熱阻。這種儀器的工作原理是，利用半導體器件在恒定電流下LED的正向電壓與溫度具有很好的線性關系（測試布線圖參見圖1）。輸入電壓隨溫度的變化關系可近似為下列公式：

    VT j=VT o +K(Tj-To)

    (1) 式中，VT j、VT o分別是Tj和To時的輸入電壓；K是熱敏溫度系數(shù)，它與芯片襯底材料、芯片結構、封裝結構、發(fā)光波長等都有關系。熱阻是沿熱流通道上的溫度差與通道上耗散的功率之比，對于LED來說，熱阻一般是指從LED芯征pn結到熱沉上的熱阻，熱阻計算公式可表示為

    Rt h =( Tj-Tx)/P

    (2)式中，Tj為施加大小為P的加熱功率脈沖后測得的LED結溫；Tx為熱沉鋁基板上的溫度。

圖1 正向電壓法二極管熱阻測試示意圖

    根據(jù)圖1，對被測LED施加一定的加熱功率脈沖（恒流IH），被測LED的pn結發(fā)熱。比較恒流脈沖施加前后，在恒流IM偏置下所測的電壓變化量。在測試前被測LED結溫與熱沉溫度相同的前提下，由溫度檢測裝置測得熱沉溫度，從而得到被測LED的初始結溫。

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    由于在正向電流IM下，pn結溫升與其正向電壓變化成線性關系，因此相關系數(shù)K為器件的熱敏溫度系數(shù)（mV/℃）。通過此熱敏溫度系數(shù)，在恒定的偏置電流IM下，可將功率恒流脈沖施加前后的結電壓變化量ΔVF換算為相應的結溫變化量?？蓪⑹剑?）和式（2）改寫為式（3）：

    Rt h =ΔVF/K·P （3）

    如圖1所示，首先轉換開關置于“1”，則被測LED注入恒定電流IM，測得其正向電壓VF1。然后開關切換到“2”，給被測LED注入恒定電流IH，使其結溫升高。在一定時間之后，開關再次切換至“1”，在IM下測得LED的正向電壓VF2。最后就可以計算出熱阻。

    2、 LED的儲存環(huán)境溫度與工作溫度

    通常情況下，LED的儲存環(huán)境溫度應在-40℃~+100℃。所以在封裝LED時，有時為了使封裝膠快干或熒光粉快干，在溫度150℃保存1~2小時。這對LED是否有影響，可以繼續(xù)展開實驗來證明。按作者做過的實驗，上述方式會對LED產生一定的影響。

    一般情況下，LED的工作溫度是-30℃~+80℃，但工作溫度與熱阻有關系?？偠灾?，LED在工作時，最好將它的pn結溫度保持在100℃以下。

    3、其他相關指標

    防靜電（ESD）指標

    做好的LED器件要注意防靜電。無論是在運輸狀態(tài)，還是在裝配過程中，都可能出現(xiàn)靜電帶來的損壞，要特別注意防靜電。一般LED做好后，雙極開路防靜電指標應在500V之內。

    失效率λ

    失效率λ是指一批LED器件在點亮后多長時間、有多少個出現(xiàn)“死燈”現(xiàn)象。這是衡量這批LED器件質量的關鍵指標。若工作10小時內無“死燈”現(xiàn)象出現(xiàn)，說明失效率較好，即失效率為0。

    壽命

    LED器件在正常工作條件下，半光衰時間越長，說明LED的壽命越長。按理論計算可達10萬小時以上。但目前由于材料、制造技術等方面原因，市場上的LED器件壽命只能達到2~3萬小時。隨著技術的不斷進步，LED器件的壽命會越來越長。但是如何快速測定半光衰時間，還有待于制造出通用的儀器進行測定。

    目前有報道指出，只要測定LED器件點亮時波長的漂移和與器件連接的熱沉的溫度，就可算出LED器件的壽命，這還有待于實驗的證實。但是，LED器件的壽命與使用時系統(tǒng)的散熱條件、出光效率有直接關系。即使LED器件的壽命很長，如果用于燈具系統(tǒng)，但這個燈具設計的散熱系統(tǒng)和出光系統(tǒng)不是很理想，則LED器件的壽命也不會長。

    其他指標

    LED是靠環(huán)氧樹脂等膠封裝起來的。由于時間和化學作用，會使封裝膠的透光性變差。有時會使膠體變黃變濁，影響透光；有的會使膠?；扑椤＿@些都會使LED器件的性能發(fā)生變化，因此達不到原來的技術指標，從而影響其出光效率和使用壽命。