本發(fā)明涉及發(fā)光二極管，尤其是涉及一種發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

在過(guò)去的幾年里，發(fā)光二極管(led)技術(shù)得到了快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于背光源、交通信號(hào)燈及通用照明等領(lǐng)域([1]z.q.liu,t.b.wei,e.q.guo,x.y.yi,l.c.wang,j.x.wang,g.h.wang,y.shi,i.fergusonandj.m.li,appl.phys.lett.99,091104(2011)；[2]m.e.raypah,b.k.sodipo,m.devarajan,andf.sulaiman,ieeetrans.electrondevices,63,2790-2795,(2016))。由于半導(dǎo)體器件，特別是功率半導(dǎo)體器件工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，致使發(fā)光二極管pn結(jié)處的溫度升高，pn結(jié)溫度上升會(huì)引起發(fā)光二極管發(fā)光效率下降。準(zhǔn)確測(cè)量出發(fā)光二極管器件恒溫工作時(shí)的量子效率，一方面可以分析器件的材料質(zhì)量和器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，另一方面也是實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的參數(shù)。目前測(cè)量恒溫下半導(dǎo)體量子效率的方法主要使用脈沖法。該法必須使用脈寬短的方波脈沖，但仍就不能完全杜絕發(fā)光二極管工作時(shí)溫度上升，而且由于使用脈沖電源，發(fā)光二極管發(fā)出的是閃爍光，閃爍光的采集難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供可消除發(fā)光二極管熱效應(yīng)影響、測(cè)量裝置簡(jiǎn)單、操作方便的一種發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。

所述發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置設(shè)有計(jì)算機(jī)、數(shù)字電源表、溫度控制源表、溫控夾具、光譜儀和紅外熱像儀；所述溫控夾具夾持待測(cè)發(fā)光二極管，數(shù)字電源表電源兩極連接待測(cè)發(fā)光二極管，數(shù)字電源表與計(jì)算機(jī)電連接，計(jì)算機(jī)與溫度控制源表電連接，溫度控制源表所配套的溫度傳感器和加熱板均安裝于溫控夾具上，光譜儀與計(jì)算機(jī)電連接，紅外熱像儀與計(jì)算機(jī)電連接。

所述發(fā)光二極管量子效率測(cè)量方法包括以下步驟：

1)采用發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置；

2)由溫度控制源表設(shè)定一組溫度值t，設(shè)定的一組溫度值至少包含5個(gè)不同的溫度值t，所述溫度值低于待測(cè)發(fā)光二極管的失效溫度，同時(shí)由數(shù)字電源表設(shè)定電流值i，所述電流值i低于待測(cè)發(fā)光二極管的失效電流；

3)按所設(shè)定的一組溫度值和所設(shè)定的電流值，分別測(cè)量得到不同溫控夾具溫度值ts下的發(fā)光二極管的一組量子效率η；

4)通過(guò)步驟3)所測(cè)得的一組量子效率η，先畫(huà)出不同電流值i條件下量子效率η與溫度t的關(guān)系圖，然后通過(guò)下述公式(1)進(jìn)行直線(xiàn)擬合：

η＝λ1(i)-λ2(i)*t(1)

得到一組與電流值i對(duì)應(yīng)的λ1(i)和λ2(i)系數(shù)；

5)控制溫控夾具的溫度不變，使數(shù)字電源表的輸出電流從零開(kāi)始逐漸增大，紅外熱像儀測(cè)量并記錄發(fā)光二極管的溫度t(i)，測(cè)量的電流不超過(guò)發(fā)光二極管的失效電流，再通過(guò)下述公式(2)進(jìn)行擬合：

t(i)＝a+b*i(2)

6)保持溫控夾具的溫度不變，使數(shù)字電源表的輸出電流從零開(kāi)始逐漸增大，光譜儀測(cè)量并記錄發(fā)光二極管的受熱影響的量子效率η，測(cè)量的電流不超過(guò)發(fā)光二極管的失效電流；

7)通過(guò)公式(3)獲得消除熱影響情況下的量子效率(η′)：

η′＝η+b*∫λ2(i)di.(3)。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果如下：

計(jì)算機(jī)通過(guò)事先安排的指令溫度控制源表的輸出信號(hào)，通過(guò)溫控夾具改變發(fā)光二極管的結(jié)溫；計(jì)算機(jī)控制數(shù)字電源表給發(fā)光二極管施加電流；紅外熱像儀和光譜儀測(cè)試結(jié)果反饋給計(jì)算機(jī)保存以便后期處理。通過(guò)間接方法，可以測(cè)量出發(fā)光二極管消除熱影響之后的量子效率，避免了脈沖電流工作狀態(tài)下發(fā)光二極管測(cè)試時(shí)自帶的熱效應(yīng)影響；發(fā)光二極管的量子效率與結(jié)溫之間存在良好線(xiàn)性關(guān)系。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例搭建的發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置及使用示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光二極管量子效率測(cè)量量子效率與溫度變化關(guān)系圖。在圖2中只展示部分電流的結(jié)果，橫坐標(biāo)為開(kāi)爾文溫度，縱坐標(biāo)為量子效率。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光二極管的溫度-電流關(guān)系曲線(xiàn)圖。在圖3中，溫控夾具溫度值設(shè)置在300k；橫坐標(biāo)為電流，縱坐標(biāo)為開(kāi)爾文溫度。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例發(fā)光二極管在室溫下受熱影響的量子效率與電流關(guān)系曲線(xiàn)，和去除熱影響的量子效率與電流關(guān)系曲線(xiàn)。在圖4中，橫坐標(biāo)為電流，縱坐標(biāo)為量子效率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)施例所述測(cè)量方法，包括以下步驟：

1)量子效率測(cè)量裝置搭建

如圖1所示，量子效率測(cè)量裝置設(shè)有計(jì)算機(jī)1、數(shù)字電源表2、溫度控制源表3、溫控夾具4、光譜儀6和紅外熱像儀7；

溫控夾具4夾持待測(cè)發(fā)光二極管5，數(shù)字電源表2電源兩極接待測(cè)發(fā)光二極管5，數(shù)字電源表2與計(jì)算機(jī)1電連接，計(jì)算機(jī)1與溫度控制源表3電連接，溫度控制源表3所配套的溫度傳感器31和加熱板32均安裝于溫控夾具4上，光譜儀6與計(jì)算機(jī)1電連接，紅外熱像儀7與計(jì)算機(jī)1電連接；

2)由溫度控制源表3設(shè)定一組溫度值t，設(shè)定的一組溫度值300k、305k、310k、315k、320k、325k和330k，這些溫度值低于待測(cè)發(fā)光二極管5的失效溫度，同時(shí)由數(shù)字電源表2設(shè)定電流值1ma，測(cè)量得到不同溫度值下的發(fā)光二極管的所對(duì)應(yīng)的一組量子效率值；

3)通過(guò)步驟2)所測(cè)得的一組量子效率值，先畫(huà)出量子效率與溫度的關(guān)系圖，然后通過(guò)下述公式(1)進(jìn)行直線(xiàn)擬合：

η＝λ1(i)-λ2(i)*t(1)

得到一組與電流值(i)對(duì)應(yīng)的λ1(i)和λ2(i)系數(shù)；

4)逐漸增大電流值，重復(fù)步驟2)和3)，獲得不同電流下不同溫度值所對(duì)應(yīng)的量子效率值，以及一系列與電流值(i)對(duì)應(yīng)的λ1(i)和λ2(i)系數(shù)，如圖2所示；

5)控制溫控夾具4的溫度不變，使數(shù)字電源表2的輸出電流從零開(kāi)始逐漸增大至300ma，紅外熱像儀7測(cè)量并記錄發(fā)光二極管5的溫度t(i)，如圖3所示。測(cè)量的電流不超過(guò)發(fā)光二極管5的失效電流，再通過(guò)下述公式(2)進(jìn)行擬合：

t(i)＝a+b*i(2)獲得a、b系數(shù)值。

6)保持溫控夾具4的溫度不變，使數(shù)字電源表2的輸出電流從零開(kāi)始逐漸增大，光譜儀6測(cè)量并記錄發(fā)光二極管5的受熱影響的量子效率η，測(cè)量的電流不超過(guò)發(fā)光二極管5的失效電流。

7)通過(guò)公式(3)可以獲得消除熱影響情況下的量子效率(η′)：

η′＝η+b*∫λ2(i)di.(3)。

圖4是發(fā)光二極管受熱影響和排除熱影響的量子效率與電流關(guān)系曲線(xiàn)。由圖4可看出，受發(fā)光二極管熱影響，量子效率相對(duì)較低。消除熱影響之后量子效率會(huì)有所提高。

本實(shí)施例所述測(cè)量方法能夠消除發(fā)光二極管熱效應(yīng)影響，獲得發(fā)光二極管無(wú)熱效應(yīng)的量子效率。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，涉及發(fā)光二極管。裝置設(shè)有計(jì)算機(jī)、數(shù)字電源表、溫度控制源表、溫控夾具、光譜儀和紅外熱像儀。測(cè)量方法：采用發(fā)光二極管量子效率測(cè)量裝置；由溫度控制源表設(shè)定一組溫度值T，設(shè)定的一組溫度值至少包含5個(gè)不同的溫度值T；按溫度值和電流值測(cè)量得到不同溫控夾具溫度值TS下的發(fā)光二極管的一組量子效率η；通過(guò)所測(cè)得的一組量子效率η，先畫(huà)出不同電流值I條件下量子效率η與溫度T的關(guān)系圖；通過(guò)公式獲得消除熱影響情況下的量子效率(η′)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳忠;張汝京;林思棋;施天謨;呂毅軍;林岳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門(mén)大學(xué);昇瑞光電科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.26
技術(shù)公布日：2017.10.03