1、 熱阻Rt h
在LED點(diǎn)亮后達(dá)到熱量傳導(dǎo)穩(wěn)態(tài)時(shí)，芯片表面每耗散1W的功率，芯片pn結(jié)點(diǎn)的溫度與連接的支架或鋁基板的溫度之間的溫差就稱(chēng)為熱阻Rth，單位為℃/W。數(shù)值越低，表示芯片中的熱量傳導(dǎo)到支架或鋁基板上就越快。這有利于降低芯片中的pn結(jié)的溫度，從而延長(zhǎng)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(guān)：
·與LED芯片本身的結(jié)構(gòu)與材料有關(guān)。
·與LED芯片粘結(jié)所用的材料的導(dǎo)熱性能及粘結(jié)時(shí)的質(zhì)量有關(guān)，是用導(dǎo)熱性能很好的膠，還是用絕緣導(dǎo)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(dǎo)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(guān)系。
選用一定的材料與控制相關(guān)的技術(shù)細(xì)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(cè)出熱阻呢？根據(jù)LED芯片pn結(jié)溫度升高10℃，波長(zhǎng)會(huì)漂移1~2nm，或當(dāng)pn結(jié)溫度升高10℃時(shí)，光強(qiáng)會(huì)下降1%，按照這種規(guī)律可測(cè)出pn結(jié)溫度上升了多少度。
中國(guó)電子科技集團(tuán)第十三研究所制造聽(tīng)NC2992型半導(dǎo)體器件可靠性分析儀，可用于測(cè)試熱阻。這種儀器的工作原理是，利用半導(dǎo)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(guān)系（測(cè)試布線圖參見(jiàn)圖1）。輸入電壓隨溫度的變化關(guān)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(shí)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(jié)構(gòu)、封裝結(jié)構(gòu)、發(fā)光波長(zhǎng)等都有關(guān)系。熱阻是沿?zé)崃魍ǖ郎系臏囟炔钆c通道上耗散的功率之比，對(duì)于LED來(lái)說(shuō)，熱阻一般是指從LED芯征pn結(jié)到熱沉上的熱阻，熱阻計(jì)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(cè)得的LED結(jié)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(cè)試示意圖
根據(jù)圖1，對(duì)被測(cè)LED施加一定的加熱功率脈沖（恒流IH），被測(cè)LED的pn結(jié)發(fā)熱。比較恒流脈沖施加前后，在恒流IM偏置下所測(cè)的電壓變化量。在測(cè)試前被測(cè)LED結(jié)溫與熱沉溫度相同的前提下，由溫度檢測(cè)裝置測(cè)得熱沉溫度，從而得到被測(cè)LED的初始結(jié)溫。
由于在正向電流IM下，pn結(jié)溫升與其正向電壓變化成線性關(guān)系，因此相關(guān)系數(shù)K為器件的熱敏溫度系數(shù)（mV/℃）。通過(guò)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(jié)電壓變化量ΔVF換算為相應(yīng)的結(jié)溫變化量�？蓪⑹剑�1）和式（2）改寫(xiě)為式（3）：
Rt h =ΔVF/K·P （3）
如圖1所示，首先轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“1”，則被測(cè)LED注入恒定電流IM，測(cè)得其正向電壓VF1。然后開(kāi)關(guān)切換到“2”，給被測(cè)LED注入恒定電流IH，使其結(jié)溫升高。在一定時(shí)間之后，開(kāi)關(guān)再次切換至“1”，在IM下測(cè)得LED的正向電壓VF2。最后就可以計(jì)算出熱阻。
2、 LED的儲(chǔ)存環(huán)境溫度與工作溫度
通常情況下，LED的儲(chǔ)存環(huán)境溫度應(yīng)在-40℃~+100℃。所以在封裝LED時(shí)，有時(shí)為了使封裝膠快干或熒光粉快干，在溫度150℃保存1~2小時(shí)。這對(duì)LED是否有影響，可以繼續(xù)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。按作者做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，上述方式會(huì)對(duì)LED產(chǎn)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(guān)系。總而言之，LED在工作時(shí)，最好將它的pn結(jié)溫度保持在100℃以下。
3、 其他相關(guān)指標(biāo)
防靜電（ESD）指標(biāo)
做好的LED器件要注意防靜電。無(wú)論是在運(yùn)輸狀態(tài)，還是在裝配過(guò)程中，都可能出現(xiàn)靜電帶來(lái)的損壞，要特別注意防靜電。一般LED做好后，雙極開(kāi)路防靜電指標(biāo)應(yīng)在500V之內(nèi)。
失效率λ
失效率λ是指一批LED器件在點(diǎn)亮后多長(zhǎng)時(shí)間、有多少個(gè)出現(xiàn)“死燈”現(xiàn)象。這是衡量這批LED器件質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。若工作10小時(shí)內(nèi)無(wú)“死燈”現(xiàn)象出現(xiàn)，說(shuō)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(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明LED的壽命越長(zhǎng)。按理論計(jì)算可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。但目前由于材料、制造技術(shù)等方面原因，市場(chǎng)上的LED器件壽命只能達(dá)到2~3萬(wàn)小時(shí)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED器件的壽命會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)。但是如何快速測(cè)定半光衰時(shí)間，還有待于制造出通用的儀器進(jìn)行測(cè)定。
目前有報(bào)道指出，只要測(cè)定LED器件點(diǎn)亮?xí)r波長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)的證實(shí)。但是，LED器件的壽命與使用時(shí)系統(tǒng)的散熱條件、出光效率有直接關(guān)系。即使LED器件的壽命很長(zhǎng)，如果用于燈具系統(tǒng)，但這個(gè)燈具設(shè)計(jì)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(huì)長(zhǎng)。
其他指標(biāo)
LED是靠環(huán)氧樹(shù)脂等膠封裝起來(lái)的。由于時(shí)間和化學(xué)作用，會(huì)使封裝膠的透光性變差。有時(shí)會(huì)使膠體變黃變濁，影響透光；有的會(huì)使膠�；扑�。這些都會(huì)使LED器件的性能發(fā)生變化，因此達(dá)不到原來(lái)的技術(shù)指標(biāo)，從而影響其出光效率和使用壽命。
