LED芯片越亮，發(fā)熱量越大，還是芯片越暗，發(fā)熱量越大？遇到這個問題，相信很多人都會認(rèn)為是芯片越暗，發(fā)熱量越大，因為更多都能量轉(zhuǎn)化成了熱能。但是，事實并非如此，LED芯片越亮，發(fā)熱量可能越大，也可能會越小，這是因為電流密度大小會決定芯片的光功率和熱功率大小，同時溫度也會影響芯片的發(fā)光效率。
那么應(yīng)該如何分析LED芯片的發(fā)光發(fā)熱性能并加以利用？下面我們將通過金鑒顯微光熱分布測試系統(tǒng)進行測試分析，和大家一起一探究竟。

芯片發(fā)光與發(fā)熱并不成正比

以下是對同一顆芯片，自研發(fā)的顯微光熱分布測試系統(tǒng)在不同電流下的測試數(shù)據(jù)，如圖所示為芯片亮度和溫度隨電流的變化關(guān)系曲線。我們發(fā)現(xiàn)芯片發(fā)光與發(fā)熱并不成正比。

1. 隨著加載電流的增大，芯片亮度逐漸增加，達到最大值后開始出現(xiàn)衰減，而芯片溫度卻是隨著電流的增大而急劇增加！

2. 在大電流下，再增加電流，芯片并不會變的更亮，甚至?xí)儼?。這是因為LED芯片存在高驅(qū)動電流下“量子效率下降”（Efficiency Droop）的問題。這也是制約高功率LED照明應(yīng)用，發(fā)展高效、功率照明技術(shù)的關(guān)鍵瓶頸。

3. 該芯片廠家規(guī)定的額定電流為450mA，超電流使用，芯片的確會更亮。但是過度的超電流，產(chǎn)生的將不再是光能，而是熱能，這將極大危害LED芯片的壽命。

燈具廠為什么喜歡超電流？

1. 過去LED產(chǎn)業(yè)還沒有顯微光熱分析設(shè)備來研究芯片微觀的電流、發(fā)光和發(fā)熱關(guān)系，沒有在此方面做過深入的研究，只有一些憑感覺的經(jīng)驗值。

2. 芯片廠對于額定電流的規(guī)定是鑒于芯片大小，這并不科學(xué)，沒有考慮到芯片的電流密度會隨著外延和芯片工藝，圖形設(shè)計的改變因素。

3. 燈具廠追求的是高亮度，他們發(fā)現(xiàn)超出芯片的額定電流使用，燈具好像也沒出什么問題。久而久之，燈具廠對芯片廠提供的額定電流參數(shù)不再信任，隨意地超電流使用。但這種行為又存在安全隱患，因為超多少完全是跟著感覺走，缺乏測試數(shù)據(jù)理論的支撐，以至于過度超電流導(dǎo)致燒燈質(zhì)量事故的出現(xiàn)。

4. 由此可知，利用金鑒顯微光熱分析設(shè)備繪制出LED芯片發(fā)光強度、發(fā)熱與點亮電流的關(guān)系曲線圖可以指導(dǎo)LED芯片、封裝和燈具廠向著規(guī)范健康的方向發(fā)展。

案例分析

同樣的芯片通過顯微光熱分布測試系統(tǒng)在不同電流下測試的光熱分布圖，選取圖二中的電流是亮度最高點電流值590mA和最高點兩邊相同亮度450mA和760mA。從中我們可以清晰觀察到，過度的超電流使用，LED光源產(chǎn)熱不產(chǎn)光的現(xiàn)象。

1. LED芯片的額定電流為450mA，超電流590mA使用時，亮度提升約9.3%，芯片溫度升高41.2℃，約46.2%。

2. 過度超電流760mA使用時，亮度無提升，芯片溫度升高122.7℃，約137.6%。過度超電流，亮度不變，溫度升高超過2倍！

3. 燈具廠如果要超電流，需選擇在在450~590mA這個芯片量子效率較高的這個區(qū)間選擇，才能夠避免產(chǎn)熱不產(chǎn)光的現(xiàn)象！

通過顯微光熱分布系統(tǒng)，可以芯片廠、封裝廠和燈具廠定位最高效率的電流電壓，避免盲目的超電流使用導(dǎo)致燒燈現(xiàn)象！

環(huán)境溫度影響芯片的發(fā)光和發(fā)熱性能

LED光源的光熱性能受溫度的影響較大，脫離實際工作溫度所測試的結(jié)果準(zhǔn)確性較差，甚至毫無意義。

1. 溫度越高，芯片光分布均勻性越差。這是因為溫度影響著材料的性能，高溫使得芯片電流擴展能力變差。

2. 隨著溫度的升高，發(fā)光強度呈下降趨勢，且溫度越高，光衰趨勢越大。支架引腳溫度由80℃升高到120℃時，LED芯片溫度升高約45℃，發(fā)光強度衰減高達30.6%！

3. 因此，在非實際使用溫度環(huán)境下的測試數(shù)據(jù)，是不準(zhǔn)確的！

實際工作溫度對于LED芯片的光熱性能至關(guān)重要！自主研發(fā)的顯微熱分布測試系統(tǒng)配備有高低溫數(shù)顯精密控溫平臺，能穩(wěn)定控制燈珠引腳溫度和基板溫度，模擬模擬器件實際工作溫度進行測試，提供更為真實有效的數(shù)據(jù)。該測試平臺還配備有水冷降溫系統(tǒng)，在100s內(nèi)可將平臺溫度由100℃降到室溫，有效解決了樣品臺降溫困難的問題，該系統(tǒng)還可以穩(wěn)定控制樣品臺溫度維持在0℃-室溫，適用于一些需要保持低溫工作的器件。