[发明专利]用于高亮度发光二极管的高吞吐量热测试方法及系统

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张2011年11月14日提出申请的标题为“HBLED高吞吐量热测试方法及仪器(HBLED High Throughput Hot testing Method And Instrument)”的美国临时专利申请案61/559,411及2011年11月16日提出申请的标题为“HBLED高吞吐量热测试方法及仪器(HBLED High Throughput Hot testing Method And Instrument)”的美国临时专利申请案61/560,614的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于快速建立表示包含经封装高亮度发光二极管(HBLED)或磷光体转换HBLED(pc-HBLED)(两者在下文中均称为HBLED)的操作固态LED产品中所预期的那些条件的热测试条件的方法。本发明还涉及一种可迅速提供所述热测试条件以及对所述HBLED的光学性质的高精确度测量的系统。

背景技术

图1图解说明包含磷光体层102及薄(例如，数μ厚)氮化铟镓(InGaN)膜101的示范性HBLED 100。在典型实施例中，也将磷光体层102施加到InGaN膜101的各侧。磷光体层102包含发光磷光体(即，含有活性可见发光离子的微晶体)。磷光体层102进一步包含粘结剂(例如硅酮)或烧结晶体(下文更详细地描述)。InGaN膜/磷光体层组合安装于子基座104上且然后使用半径大约2mm的透镜103来囊封。透镜103是使用通过紧密匹配磷光体层102的表面的折射率来增加光提取的硅酮而形成。

可在不同的处理阶段处在未单个化或经单个化的情况下以晶片级来检验HBLED 100。当将HBLED 100组装成产品级HBLED时，子基座104可进一步附接到印刷电路板以及散热片。

一股来说，在电探针测试期间测量HBLED的光度参数。示范性光度参数包含CCT(相关色温，即，使所发射光的外观与以不同程度组合红色、橙色、黄色、白色及蓝色光以在沿着普朗克(Planckian)曲线的各种位置中形成白色光的理论受热黑体的外观相关的度量)、色度(色彩的质量，而不管其照度如何，即，如由其色调及彩度所确定：饱和度、色度、强度或激发纯度)及CRI(演色性指数，即，使用八个标准测试色彩的平均R_i分数或例如R96_a及相关测试的类似色彩测试的CIE(国际照明委员会)系统的主要度量)。通常通过在测量HBLED的光学性质时将短暂电流脉冲施加到InGaN膜达通常介于10毫秒与200毫秒之间的时间标度来执行探针测试。或者，可应用电探针达超过参数测量所需的时间周期的时间周期以便试图使HBLED的热条件达到与最终照明产品形式中所预期的那些条件更紧密相关的条件。

遗憾地，电探针的使用并未使HBLED达到接近最终照明产品中所预期的那些条件的任何处的条件。主要困难归因于在HBLED的构造中所使用的材料的全异热质量。这些材料可包含InGaN膜、硅或铜子基座、蓝宝石或SiC衬底、用于透镜或光学窗的石英材料及用以施加微晶膏浆体的硅酮囊封剂，其中微晶体含有例如铕及三价铈离子的发光材料。尤其应注意的是有机硅酮磷光体载体膏，所述有机硅酮磷光体载体膏具有比其它所列举材料低至少两个数量级且在大多数情况中低三个数量级的导热率，借此产生比其它材料长大概三个数量级的物理热时间常数或响应时间。

举例来说，InGaN膜101具有高于室温大概60℃的操作温度(85℃)，而磷光体层102在包含硅酮时可达到大概200℃或在一些产品的一些区域中200℃以上的操作温度。注意，热时间常数(即，达到热平衡的时间)针对InGaN膜101为大概10毫秒，而针对磷光体层102可为从一秒到两秒或更长。针对HBLED 100的不同区域，不仅热时间常数不同，而且由于不同尺寸及体积而各种区域的热容量也不同。出于两种原因，加热磷光体层102比InGaN膜101慢。

在实质上不同于完整灯具中的最终经封装产品的所预期操作温度的温度下借助所述材料获得针对光学参数的测量产生不正确结果，因为InGaN膜101的发射波长及效率(强度)是适度地温度相依的。更重要地，磷光体层102中的活性磷光体离子的吸收及发射光谱以及斯托克斯(stokes)移位发射辐射的量子产率也是温度相依的。因此，重要的是，在尽可能接近于最终产品中所预期的那些条件的条件下测量及报告HBLED光度性质(与人眼的响应相关的那些性质)。