LED芯片光熱分布一定要均勻,不存在微觀區(qū)域過(guò)暗過(guò)熱的現(xiàn)象。用顯微光熱分布系統(tǒng)觀察到芯片微觀區(qū)域過(guò)暗過(guò)熱,很有可能此處電流擁擠,電能過(guò)多轉(zhuǎn)化為熱能而不是光能,量子效率低,表明此芯片的設(shè)計(jì)還存在改進(jìn)的空間。比較在燈具使用溫度下芯片的亮度值和熱度值。LED光源的光熱性能受溫度的影響較大,溫度升高,芯片亮度降低發(fā)熱量增加,因此脫離實(shí)際工作溫度所測(cè)試的結(jié)果準(zhǔn)確性較差,甚至毫無(wú)意義。建議芯片廠LED規(guī)格書(shū)里添加不同使用溫度下的光熱分布數(shù)據(jù)!從源頭上管控質(zhì)量,做好光熱分布來(lái)料檢驗(yàn),可以使LED最亮,溫度最低,而成本最低,質(zhì)量更可靠。
為什么來(lái)料LED芯片一定要做光熱分布測(cè)試
1. 目前市場(chǎng)上使用最多的水平結(jié)構(gòu)芯片,歐姆接觸電極在芯片的同一側(cè),電流不可避免的要橫向傳輸,電流密度會(huì)隨著電極距離的遠(yuǎn)近而發(fā)生變化,即正負(fù)電極靠近的地方,電流密度會(huì)較大,使得電流密度不均勻已成為水平結(jié)構(gòu)LED固有的技術(shù)瓶頸。
2. 許多與LED芯片制造相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題尚未完全解決,特別是大功率LED芯片的設(shè)計(jì)、制造工藝中材料的選擇以及工藝參數(shù)等問(wèn)題,使得電流密度均勻性存在較大的可優(yōu)化空間,各家芯片(無(wú)論是水平結(jié)構(gòu)還是垂直結(jié)構(gòu))在電流密度均勻性方面會(huì)存在較大的差異。
3. 芯片內(nèi)部產(chǎn)生電流聚集效應(yīng),會(huì)導(dǎo)致LED芯片電注入效率下降、發(fā)光不均勻、局部熱量集中等不良現(xiàn)象,從而影響 LED芯片的性能及可靠性。通過(guò)光熱分布測(cè)試,能清晰觀察到芯片電流密度均勻性問(wèn)題,更加全面的評(píng)估芯片質(zhì)量,有效辨別各家芯片質(zhì)量好壞。
案例分析(一)不同家小尺寸芯片電流密度均勻性差異大
以下為不同廠家11mil*30mil尺寸大小芯片光熱分布的對(duì)比。對(duì)于該小尺寸芯片,電流在芯片中橫向擴(kuò)展的路徑較短,理論上電流聚集效應(yīng)較輕微。但是,不同廠家的工藝技術(shù)存在差別,芯片電流密度均勻性仍存在較大差異,甚至出現(xiàn)不同廠家芯片高低溫度相差數(shù)十度!從以下三家同尺寸芯片的光熱分布對(duì)比中可以看出:
1. 芯片A發(fā)光最強(qiáng),發(fā)熱量最小,光熱分布最均勻,說(shuō)明該芯片電流密度均勻性好,量子效率高,應(yīng)用在高端LED中,該款芯片是首選。
2. 芯片B和芯片C均為正極區(qū)域發(fā)光發(fā)熱弱,負(fù)極區(qū)域發(fā)光發(fā)熱強(qiáng),推斷該兩款芯片為電流擴(kuò)展不良導(dǎo)致的光熱分布不均。該兩款芯片量子效率低,存在局部高溫現(xiàn)象,性能和可靠性都不如芯片A。
3. 不同廠家芯片微觀區(qū)域高低溫度可以相差數(shù)十度!
通過(guò)對(duì)來(lái)料芯片進(jìn)行光熱分布檢驗(yàn),可以清楚判斷芯片電流密度是否均勻,是否存在局部過(guò)熱,亮度和溫度孰高孰低,產(chǎn)品性能和可靠性孰優(yōu)孰劣,從而對(duì)芯片進(jìn)行全面的評(píng)估,幫助客戶選擇最合適的芯片提供有力的數(shù)據(jù)支撐。
案例分析(二)有的芯片是正電極更熱,有的芯片是負(fù)電極更熱!
以下為兩個(gè)廠家22mil*35mil尺寸大小芯片光熱分布的對(duì)比。對(duì)于該尺寸大功率正裝芯片,電流在芯片中橫向擴(kuò)展的路徑較長(zhǎng),導(dǎo)致電流聚集效應(yīng)更加明顯,因此必須具備合理的電極圖形設(shè)計(jì)以及較好的歐姆接觸特性,才能使注入電流在LED芯片的有源層中均勻分布。目前許多與大功率 LED 芯片制造相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題還有待解決,各芯片廠家對(duì)于問(wèn)題的解決能力有高有低,使得不同家芯片的性能存在巨大差異!從以下兩家同尺寸芯片的光熱分布對(duì)比中可以看出:
1. 對(duì)比11*30mil芯片,該大尺寸大功率芯片電流密度均勻性相對(duì)較差,這也是目前大功率水平結(jié)構(gòu)LED芯片發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一。
2. 通過(guò)大量測(cè)試發(fā)現(xiàn),不同款的芯片,正負(fù)電極熱度不同,有的芯片是正電極更熱,有的芯片是負(fù)電極更熱,如下圖該兩款芯片。電極過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致電極金屬出現(xiàn)熔融,歐姆接觸特性變差,降低芯片性能和可靠性。關(guān)于電極熱度,大家關(guān)注的并不多,也許芯片廠也沒(méi)做過(guò)那么細(xì)的研究。
3. 本案例芯片A出現(xiàn)比較奇怪的現(xiàn)象:負(fù)電極更熱,但發(fā)光不強(qiáng),而正極區(qū)域更亮,但溫度又不高。這表明此款芯片負(fù)電極附近量子效率低,電能在該處過(guò)多的轉(zhuǎn)化為了熱能,負(fù)電極歐姆接觸可靠性弱。
目前大家大多關(guān)注的是LED芯片的整體性能,如亮度、結(jié)溫、電壓,對(duì)于芯片光熱分布、電流密度分布等方面關(guān)注過(guò)少,而失效往往是從局部薄弱處開(kāi)始的,強(qiáng)烈建議LED芯片規(guī)格書(shū)里添加不同使用溫度下的光熱分布數(shù)據(jù)!做好光熱分布來(lái)料檢驗(yàn),可以使LED最亮,溫度最低,而成本最低,質(zhì)量更可靠。
來(lái)源:金鑒實(shí)驗(yàn)室