LED芯片越亮，發熱量越大，還是芯片越暗，發熱量越大？遇到這個問題，相信很多人都會認為是芯片越暗，發熱量越大，因為更多都能量轉化成了熱能。但是，事實并非如此，LED芯片越亮，發熱量可能越大，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光效率。那么應該如何分析LED芯片的發光發熱性能并加以利用？下面我們將通過金鑒顯微光熱分布測試系統進行測試分析，和大家一起一探究竟。

案例分析（一）芯片發光與發熱并不成正比

以下是對同一顆芯片，通過金鑒自研發的顯微光熱分布測試系統在不同電流下的測試數據，如圖所示為芯片亮度和溫度隨電流的變化關系曲線。我們發現芯片發光與發熱并不成正比。

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，甚至會變暗。這是因為LED芯片存在高驅動電流下“量子效率下降”（Efficiency Droop）的問題。這也是制約高功率LED照明應用，發展高效、功率照明技術的關鍵瓶頸。

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

圖一：LED芯片外觀圖

圖二：LED芯片發光強度、表面溫度與點亮電流的關系曲線圖

燈具廠為什么喜歡超電流？

這里面有幾個原因：

1. 過去LED產業還沒有顯微光熱分析設備來研究芯片微觀的電流、發光和發熱關系，沒有在此方面做過深入的研究，只有一些憑感覺的經驗值。

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

3. 燈具廠追求的是高亮度，他們發現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，缺乏測試數據理論的支撐，以至于過度超電流導致燒燈質量事故的出現。

4. 由此可知，利用金鑒顯微光熱分析設備繪制出LED芯片發光強度、發熱與點亮電流的關系曲線圖可以指導LED芯片、封裝和燈具廠向著規范健康的方向發展。

案例分析（二）

下圖是同樣的芯片通過金鑒顯微光熱分布測試系統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光源產熱不產光的現象。

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間選擇，才能夠避免產熱不產光的現象！

通過金鑒顯微光熱分布系統，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致燒燈現象！

圖三：不同電流下芯片光熱分布對比

案例分析（三）環境溫度影響芯片的發光和發熱性能

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果準確性較差，甚至毫無意義。以下為金鑒顯微光熱分布測試系統在不同溫度下測得的芯片光熱分布圖對比，同時給出了在不同溫度下芯片亮度的變化情況。

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℃，發光強度衰減高達30.6%！

3. 因此，在非實際使用溫度環境下的測試數據，是不準確的！

實際工作溫度對于LED芯片的光熱性能至關重要！金鑒自主研發的顯微熱分布測試系統配備有高低溫數顯精密控溫平臺，能穩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據。該測試平臺還配備有水冷降溫系統，在100s內可將平臺溫度由100℃降到室溫，有效解決了樣品臺降溫困難的問題，該系統還可以穩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。

圖四：芯片亮度與環境溫度的關系曲線

圖五：芯片在不同環境溫度下的光熱分布對比

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