1　概述

　　近年來，LED照明技術快速發展，在LED的光效、色溫、顯色性等光色指標備受關(guan) 注的同時，LED的熱學特性和壽命也越來越受到人們(men) 的重視，特別是熱學特性，對LED光色電的性能和壽命有著顯著的影響。然而，對熱學特性和壽命的檢測具有挑戰性。

　　LED的熱學特性主要包括LED結溫、熱阻、瞬態變化曲線（加熱曲線、冷卻曲線）等。結溫是指LED的PN結溫度，熱阻是指LED散熱通道上的溫度差與(yu) 該通道上的耗散功率之比，用於(yu) 表征LED的散熱能力，研究表明，LED的熱阻越低其散熱性能越好，相應的LED光效一般也越高，壽命越長。檢測熱學特性的關(guan) 鍵在於(yu) 對LED結溫的準確測量，現有的對LED結溫的測試一般有兩(liang) 種方法：一種是采用紅外測溫法測得LED芯片表麵的溫度並視其為(wei) LED的結溫，但是準確度不夠；另一種是通過溫度敏感參數（temperature-sensitive parameter，簡寫(xie) 為(wei) TSP）獲取PN結溫，這是目前較普遍的LED結溫測試方法，其技術難點在於(yu) 對測試設備要求較高。

　　LED的壽命主要表現為(wei) 它的光衰，通常把LED光輸出衰減到初始光輸出的70%或50%作為(wei) 判斷壽命失效的指標，即光通量維持壽命。但由於(yu) LED是高可靠性器件，壽命一般都會(hui) 超過幾千小時甚至是一萬(wan) 多小時，直接測量等待光衰到指定值的做法在工業(ye) 上的應用十分困難。

　　2　LED熱學特性測試

　　2.1 LED結溫和熱阻的測量

　　美國EIA/JESD51 《Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages 》係列標準和國家標準SJ20788-2000 《半導體(ti) 二極管熱阻抗測試方法》、GB/T4023-1997《半導體(ti) 器件分立器件和集成電流 第2部分：整流二極管》、QB/T 4057-2010《普通照明用發光二極管 性能要求》等國際國內(nei) 標準都較為(wei) 詳細地介紹了通過溫度敏感參數TSP測量結溫和熱阻的方法。對於(yu) LED，TSP為(wei) PN結兩(liang) 端的正向電壓。在確定電流下，LED的正向偏壓與(yu) 結溫之間近似成反比關(guan) 係，由此可得到結溫的變化為(wei) ：

LED結溫測量的時序如圖1所示：

 
1）首先對LED正向施加測試電流IM，測量正向結電壓VFI； 
2）用加熱電流IH取代IM加到待測LED兩(liang) 端，加熱一定時間（tH）待LED達到穩定狀態，測量所測

　　LED散熱通道上的熱耗散功率（PH）； 
3） 再用IM迅速取代IH加到待測LED兩(liang) 端，並測得正向結壓降（VFF）； 
4） 計算LED的結溫和熱阻：
 

　　式（3）中， 為(wei) 初始溫度，式（4）中 為(wei) 散熱通道上指定點的溫度，例如，環境溫度或外殼溫度。對於(yu) LED，輸入的電功率一部分用於(yu) LED發光，另一部分產(chan) 生熱量，而熱耗散功率PH往往很難從(cong) 總輸入電功率中區分出來，因此為(wei) 方便和簡化測量，QB/T 4057-2010提出了“參考熱阻”的概念，即使用輸入總功率替代式（4）中的熱耗散功率。 “參考熱阻”由於(yu) 測量方便，複現性好，得到了越來越多的應用。

　　在加熱電流IH 作用下，監視LED的結溫上升過程，獲取加熱曲線也很有意義(yi) ，圖2所示為(wei) 典型的加熱曲線，它不僅(jin) 能夠判斷LED是否達到熱平衡，而且對於(yu) LED的結構和散熱能力分析有具有參考作用。 

　　獲取加熱曲線的技術難點在於(yu) 測試電流與(yu) 加熱電流切換時間必須要足夠短，並且瞬態數據的采集必須非常迅速。切換時間和數據采集時間一般要達到幾到十幾微秒，否則不能反映出LED結溫的實際變化過程，導致最終測試出的熱阻被大幅低估。