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如何采购亮度又高,发热量又低的LED芯片?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-24 来源:金鉴实验室浏览次数:340
  LED灯具无非解决两个问题,一个是光,另外一个是热,你看那庞大的研发部门无非就是研究怎样提高LED的亮度和均匀度,并降低散热成本。因此了解LED芯片的光热分布情况对提高LED灯具质量性能至关重要!然而由于缺乏相应的检测经验和设备,无论是芯片厂还是封装灯具厂,都未对芯片光热分布性能做相关的检测,导致市场上出现大量光热分布不均的芯片,而这些产品有相当大的亮度提高和发热量降低等性能提高的潜力。那如何采购又亮热量又低的LED芯片呢?金鉴给出以下几个建议:
 
  LED芯片光热分布一定要均匀,不存在微观区域过暗过热的现象。
 
  用显微光热分布系统观察到芯片微观区域过暗过热,很有可能此处电流拥挤,电能过多转化为热能而不是光能,量子效率低,表明此芯片的设计还存在改进的空间。
 
  比较在灯具使用温度下芯片的亮度值和热度值。
 
  LED光源的光热性能受温度的影响较大,温度升高,芯片亮度降低发热量增加,因此脱离实际工作温度所测试的结果准确性较差,甚至毫无意义。
 
  建议芯片厂LED规格书里添加不同使用温度下的光热分布数据!
 
  从源头上管控质量,做好光热分布来料检验,可以使LED最亮,温度最低,而成本最低,质量更可靠。
 
  为什么来料LED芯片一定要做光热分布测试
 
  1. 目前市场上使用最多的水平结构芯片,欧姆接触电极在芯片的同一侧,电流不可避免的要横向传输,电流密度会随着电极距离的远近而发生变化,即正负电极靠近的地方,电流密度会较大,使得电流密度不均匀已成为水平结构LED固有的技术瓶颈。
 
  2. 许多与LED芯片制造相关的关键技术问题尚未完全解决,特别是大功率LED芯片的设计、制造工艺中材料的选择以及工艺参数等问题,使得电流密度均匀性存在较大的可优化空间,各家芯片(无论是水平结构还是垂直结构)在电流密度均匀性方面会存在较大的差异。
 
  3. 芯片内部产生电流聚集效应,会导致LED芯片电注入效率下降、发光不均匀、局部热量集中等不良现象,从而影响 LED芯片的性能及可靠性。
 
  通过光热分布测试,能清晰观察到芯片电流密度均匀性问题,更加全面的评估芯片质量,有效辨别各家芯片质量好坏。
 
  案例分析(一)不同家小尺寸芯片电流密度均匀性差异大
 
  以下为不同厂家11mil*30mil尺寸大小芯片光热分布的对比。对于该小尺寸芯片,电流在芯片中横向扩展的路径较短,理论上电流聚集效应较轻微。但是,不同厂家的工艺技术存在差别,芯片电流密度均匀性仍存在较大差异,甚至出现不同厂家芯片高低温度相差数十度!从以下三家同尺寸芯片的光热分布对比中可以看出:
 
  1. 芯片A发光最强,发热量最小,光热分布最均匀,说明该芯片电流密度均匀性好,量子效率高,应用在高端LED中,该款芯片是首选。
 
  2. 芯片B和芯片C均为正极区域发光发热弱,负极区域发光发热强,推断该两款芯片为电流扩展不良导致的光热分布不均。该两款芯片量子效率低,存在局部高温现象,性能和可靠性都不如芯片A。
 
  3. 不同厂家芯片微观区域高低温度可以相差数十度!
 
  通过对来料芯片进行光热分布检验,可以清楚判断芯片电流密度是否均匀,是否存在局部过热,亮度和温度孰高孰低,产品性能和可靠性孰优孰劣,从而对芯片进行全面的评估,帮助客户选择最合适的芯片提供有力的数据支撑。
 QQ截图20190424100039
  案例分析(二)有的芯片是正电极更热,有的芯片是负电极更热!
 
  以下为两个厂家22mil*35mil尺寸大小芯片光热分布的对比。对于该尺寸大功率正装芯片,电流在芯片中横向扩展的路径较长,导致电流聚集效应更加明显,因此必须具备合理的电极图形设计以及较好的欧姆接触特性,才能使注入电流在LED芯片的有源层中均匀分布。目前许多与大功率 LED 芯片制造相关的关键技术问题还有待解决,各芯片厂家对于问题的解决能力有高有低,使得不同家芯片的性能存在巨大差异!从以下两家同尺寸芯片的光热分布对比中可以看出:
 
  1. 对比11*30mil芯片,该大尺寸大功率芯片电流密度均匀性相对较差,这也是目前大功率水平结构LED芯片发展的技术瓶颈之一。
 
  2. 通过大量测试发现,不同款的芯片,正负电极热度不同,有的芯片是正电极更热,有的芯片是负电极更热,如下图该两款芯片。电极过热会导致电极金属出现熔融,欧姆接触特性变差,降低芯片性能和可靠性。关于电极热度,大家关注的并不多,也许芯片厂也没做过那么细的研究。
 
  3. 本案例芯片A出现比较奇怪的现象:负电极更热,但发光不强,而正极区域更亮,但温度又不高。这表明此款芯片负电极附近量子效率低,电能在该处过多的转化为了热能,负电极欧姆接触可靠性弱。
 
  目前大家大多关注的是LED芯片的整体性能,如亮度、结温、电压,对于芯片光热分布、电流密度分布等方面关注过少,而失效往往是从局部薄弱处开始的,强烈建议LED芯片规格书里添加不同使用温度下的光热分布数据!做好光热分布来料检验,可以使LED最亮,温度最低,而成本最低,质量更可靠。
QQ截图20190424100049
 
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