[發明專利]一種基于電學特性判斷LED器件可靠性的系統及其方法

有效

• 申請號: 201610031059.6
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105676099B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 陳煥庭;何仲全;陳建順;楊偉藝;張志鵬
• 申請（專利權）人: 富順光電科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/44
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種基于電學特性判斷LED器件可靠性的方法，該方法所采用的系統包括標準LED樣品、待測LED器件、兩個以上的散熱器、LCR采集模塊、光電探測模塊和控制處理模塊；所述標準LED樣品和待測LED器件分別固定在一個散熱器上，所述LCR采集模塊的輸入端分別連接標準LED樣品和待測LED器件，所述光電探測模塊的輸入端分別連接標準LED樣品和待測LED器件，LCR采集模塊的輸出端和光電探測模塊的輸出端分別連接控制處理模塊的輸入端；LCR采集模塊分別采集標準LED樣品和待測LED器件在不同負載下的電學信號，并將采集的電學信號實時傳輸到控制處理模塊，所述光電探測模塊分別采集所述標準LED樣品和待測LED器件在不同負載下的光學信號，并將采集的光學信號轉為光電探測模塊對應的電壓響應信號實時傳輸到控制處理模塊；控制處理模塊接收的電學信號和電壓響應信號，并將電壓響應信號換算成為光強信號；控制處理模塊分別建立基于標準LED樣品的參考數據庫和基于待測LED器件的檢測數據庫，并比較檢測數據庫與參考數據庫進而判斷待測LED器件的可靠性；其特征在于：該方法包括以下步驟：

1)將標準LED樣品和待測LED器件分別固定在兩個散熱器上；

2)通過LCR采集模塊測量標準LED樣品與待測LED器件的電學信號，并將采集的電學信號實時傳輸至控制處理模塊：

所述LCR采集模塊采用并聯等效測試電路,在直流電壓上疊加50mV交流小信號,LCR采集模塊采集分別測試頻率為500Hz到1KHz的標準LED樣品與待測LED器件的電學信號；

3)利用光電探測模塊測試標準LED樣品和待測LED器件的光學信號，光電探測模塊將光學信號轉為光電探測模塊對應的電壓響應信號，并電壓響應信號實時傳輸至控制處理模塊；

4)所述控制處理模塊接收電學信號和電壓響應信號，并利用光強-電壓校準系數，將光電探測模塊傳輸的電壓響應信號換算成為光強信號；

5)所述控制處理模塊建立標準LED樣品和待測LED器件共用的數學模型，分別獲得標準LED樣品和待測LED器件的電容、電導、電導以及載流子濃度特性：

A)假設PN結二極管的等效電路由結電容C、結電導G和串聯電阻r_s組成，則待測LED器件由表觀電導G_p和表觀電容C_p組成的并聯等效電路的數學模型為：

其中G_p為表觀電導、C_p為表觀電容、C為結電容、G為結電導、r_s為串聯電阻、ω為測試時加載交流小信號角頻率；

B)根據LED電流傳輸機理，電導G可由下式表示：

其中I為正向負載電流、n為理想因子、T為結溫、Is為反向漏電流、q為電子電荷、k為玻爾茲曼常數，V為LED正向電壓；

C)將樣品當作N⁺-P突變結簡化模型處理，依據半導體物理模型，樣品的結電容和樣品的內部材料參數的關系如下所示：

其中ε_S為待測樣品介電常數，V_bi為內建電勢，N_B為輕摻雜區P型載流子濃度，V為LED正向電壓；

基于公式(1)-(4)可分別獲得標準LED樣品和待測LED器件的電容、電導、電導、載流子濃度特性；

6)基于步驟4)和步驟5)所述控制處理模塊建立標準LED樣品以及待測LED器件的光強、負載電壓、電導、電容、載流子濃度之間的定量關系；

7)基于步驟6)獲取的光強-電容之間的定量關系和光強-電導之間的定量關系，所述控制處理模塊通過測試電容以及電導定量分別獲得標準LED樣品和待測LED器件的光學特性；

8)將待測LED器件的光學特征與標準LED樣品的光學特征作比較，并依據美國能源之星的LED可靠性標準判斷待測LED器件的可靠性。

2.根據權利要求1所述一種基于電學特性判斷LED器件可靠性的方法，其特征在于：所述電學信號包括表觀電導、表觀電容、正向電壓和正向電流，所述光學信號為光強信號。

3.根據權利要求1所述一種基于電學特性判斷LED器件可靠性的方法，其特征在于：所述不同負載是為在測試電壓的范圍為2.2V-3.3V，測試電壓上附加的負載交流小信號的幅度為50mV，所述負載交流小信號的頻率為500Hz～1KHz。