[发明专利]一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管特性测试装置，尤其是涉及一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是半导体照明产业中应用非常广泛的器件。由于当前的材料、封装和工艺等技术水平所限，LED器件的散热问题突出，其工作电压、电流和结温特性严重影响了LED的性能(包括光度、色度和电气参数等)，也是决定LED光电特性和寿命的重要参数。

目前，LED的电压-电流-结温特性检测方法有红外热像仪法(冯士维，谢学松，吕长志.半导体器件热特性的电学法测量与分析[J],半导体学报,1999,20(5):358-364)、显微拉曼光谱法(Link A,Bitzer K,Limmer W,et al.Temperature dependence of the E2and A1(L0)phonons in GaN and A1N[J],J Appl Phys.1999,86(11):6256-6260)、电致和光致发光法(Xi Y,Xi J Q,Gessmann T,et al.Junction and carrier temperature measurements in deep-ultraviolet light-emitting diodes using three different methods[J],Appl Phys Lett,2005,86(3):031907.1-031907.3)、电学参数法(Kirkus L,Kalceff W,Mccredie G.System for measuring the junction temperature of a light emitting diode immersed in liquid nitrogen[J],Rev Sci Instrum,2006,77(4):046107-046110)等。

在传统的电学测试方法中，为了减小测试电流产生自热效应，测试电流应尽可能小，然而过小的测试电流会影响到测试信号的信噪比。而且，实际上任何数量级的测试电流都将产生热效应，引入测量误差。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的LED的电压-电流-结温特性检测方法存在的缺点，提供采用脉冲电流注入，测试其正向电压，可获得更准确的LED结温参数，可用于LED器件的热学性能表征测试，不会造成大的热积累或大的温升，极大提高测量的精度的一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置。

本发明设有夹具、温度控制模块、脉冲电流源、数字控制模块、数据采集模块、精密取样电阻和计算机；

待测LED安装在夹具上，所述温度控制模块与数字控制模块相连用于设置温度和反馈温度，所述温度控制模块与夹具相连用于加热或制冷和监控温度，所述脉冲电流源与数字控制模块相连用于设置脉冲参数，所述脉冲电流源与精密取样电阻一端相连，所述精密取样电阻另一端与待测LED相连；所述精密取样电阻两端和待测LED均与数据采集模块相连用于采集流经待测LED的电流和端电压；数据采集模块与数字控制模块相连用于数据反馈，数字控制模块与计算机通过USB相连。

所述脉冲电流源可由恒流源、脉冲发生器和耦合输出接口组成，输出的最小脉冲宽度达1μs。

本发明采用脉冲电流(窄脉冲和小占空比的脉冲)注入测试，此时LED器件PN结区处于发热与散热的交替过程，不会造成大的热积累或大的温升，极大提高测量的精度。

本发明可以测试在不同结温(PN结温度)下LED工作电流与正向电压的关系，以表征功率型LED的热学特性。本发明的工作原理是通过产生可控的窄脉冲电流来驱动LED，对其峰值时的电压电流进行采样，同时控制和采集LED的热沉温度，从而获得不同结温下LED的电压-电流-结温特性曲线。

本发明的技术效果在于：

(1)本发明针对功率型LED器件电压-电流-结温特性检测的需要，提出了采用窄脉冲注入式检测的方法，实现了功率型LED电压、电流和结温的同步测试，为功率型LED热学特性表征提供了数据支持。在窄脉冲注入下，功率型LED处于发热和散热交替的工作状态，不会产生大的热量积累，极大减小了注入电流引起的自热效应。

(2)本发明构建了高稳定度、窄脉冲驱动电流源，脉冲驱动电流的幅值稳定性由恒流源保证，而脉冲宽度和脉冲周期的调整由FPGA器件建立的数字电路实现，脉冲上升时间和下降时间由耦合输出接口来保证，最终实现了较为理想的窄脉冲驱动电流。

附图说明