蓝、绿光LED芯片光电参数特征解析 电压, LED芯片, 影响

HF小二哥

　1、I-V关系曲线

　　蓝、绿光LED芯片通常在正向加压2.4V左右时开始导通，工作电流20mA下电压Vf的范围一般是3.0~3.4V（对于14×14mil2见方的芯片尺寸，），自动焊锡机较高的工作电压是由GaN半导体的禁带宽度决定的。

　　2.2环境温度对光电特性的影响

　　一颗普通结构14×14mil2绿光LED芯片在不同环境温度下的特性变化曲线。当环境温度从20℃上升到80℃时，显示绿光LED的发光波长发生明显漂移，从522nm红移到527nm;显示发光亮度降低了25%;显示工作电压从3.23V降到2.98V。

　　随着环境温度的升高，发光波长红移以及工作电压下降都是由于半导体禁带宽度缩小导致的。但是，由于GaN体系的材料禁带宽度大，可以容忍的环境温度上限比其它材料有非常明显的优势。实验发现，在150℃环境温度下，GaN基的蓝、绿光LED器件还可以发光，只是效率大大降低了。但是，另一方面，自动焊锡机器人对于此类普通结构的芯片，蓝光的电光转换效率在20~30%之间；绿光明显更低，一般只有10~20%.电能除了少部分转变成光能外，其它都产生热，这些热能对于微小的晶片面积来说是很大的负担。因此，在芯片封装使用时，需要特别注意做好芯片的散热通道设计，从而确保芯片能稳定可靠地工作。

　　2、工作电流密度对波长的影响

　　普通14×14mil2绿光LED芯片发光波长随工作电流变化的曲线。随着电流密度的增大，绿光芯片发光波长从534nm（2mA下测试）蓝移到522nm（30mA下测试）。实际上蓝光芯片也有类似的蓝移趋势，只是幅度比绿光芯片小，这个特性对设计使用芯片的工作条件非常重要。为了避免颜色随亮度变化而发生漂移，调节亮度的方式一般选择改变脉冲宽度，而不是改变电流强度。

　　为发光层量子阱工作的基本原理示意图。电子-空穴复合生成光子的能量决定了发光波长，而光子的能量是由束缚在量子阱的电子-空穴对的势能决定的。实际上，多头自动焊锡机芯片从2mA增加到30mA电流的过程中，量子阱中电子-空穴对的势能发生了两个非常重要的变化：先是屏蔽了量子阱内建电场，使得导带和价带距离增大；然后载流子填充效应使得电子-空穴对之间的势能进一步增大，而增大的电子-空穴对势能转变成的光子对应的波长将变短，这一点可以从前述波长和能量的换算关系推得。

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