大功率发光二极管可靠性和寿命评价试验方法
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oled材料评估维度
OLED(Organic Light Emitting Diodes,有机发光二极管)是一种具有广泛应用前景的OLED(Organic Light Emitting
Diodes,有机发光二极管)是一种具有广泛应用前景的显示技术,其最大的特点是自发光、无需背光源、厚度薄、重量轻、可柔性弯曲、响应速度快、色彩鲜艳、对比度高、能耗低等。然而,OLED材料在实际应用中仍存在一些问题,如寿命短、稳定性差、蓝光伤害等。因此,对OLED材料进行全面、客观的评估是非常重要的。本文将从以下几个方面对OLED材料进行评估:
1. 发光性能
发光性能是OLED材料的核心指标,主要包括亮度、色度、色温、色域等。亮度是指光源在一定方向上的光强,单位为坎德拉(cd/m²)。色度是指光源的颜色特性,包括色调、饱和度和亮度。色温是指光源的颜色偏向,单位为开尔文(K)。色域是指光源能够显示的颜色范围。评价OLED材料的发光性能需要综合考虑这些因素,以及与同类产品的对比。
2. 寿命
寿命是指OLED材料在正常工作条件下,能够保持良好发光性能的时间。寿命的长短直接影响到OLED显示器的使用寿命和可靠性。目前,OLED材料的寿命仍然较短,主要受到有机材料的降解、电荷注入和迁移等问题的影响。因此,提高OLED材料的寿命是当前研究的重要方向。
3. 稳定性
稳定性是指OLED材料在不同环境条件下(如温度、湿度、光照等)的发光性能变化程度。稳定性的好坏直接影响到OLED显示器的使用体验和可靠性。目前,OLED材料的稳定性仍然有待提高,尤其是在高温高湿环境下的表现。因此,研究如何提高OLED材料的稳定性是一个重要的课题。
4. 安全性
安全性是指OLED材料在使用过程中对人体和环境的影响程度。OLED材料中的有机化合物可能对人体产生一定的毒性和刺激性,同时,废弃的OLED显示器可能对环境造成污染。因此,研究如何降低OLED材料的安全性风险是一个重要的方向。
LED结温及热阻的测量
LED的PN结结温是影响LED光通量和寿命的主要因素,本文用电压法对直插LED,食人鱼LED和大功率LED的结温和热阻进行了实验研究。在测量LED结温的同时,研究它的光谱变化,色光LED峰值波长的偏移与其结温存在线性关系,白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)的变化与结温也存在线性的关系。因此,采用非接触式可间接测取LED的结温。
关键词:发光二极管、结温、热阻、峰值波长、能量比
引言
发光二极管(LED)由于其亮度高、功耗低、寿命长、可靠性高、易驱动、节能、环保等特点,已被广泛应用于交通、广告和仪器仪表的显示中,现已在特殊照明中获得应用[1][2],并将成为普通照明中的主要光源[3]。目前世界上生产和使用LED呈现急速上升的趋势,但是LED存在发热现象,随着LED的工作时间和工作电流的增加,其发光强度和光通量会下降,寿命降低,对白光还会导致激发效率的下降[4],这主要是由于LED结温升高导致的。2002年Hongetal.[5]研究结果表明,AlGaInP红色LED的峰值波长的偏移与结温的变化存在线性关系。对于白光LED,随着结温的增加,LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)与结温存在关系。
本文首先对LED的结温进行研究,由此可得到LED的热阻。然后在测量结温的同时,测量LED光谱变化,可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能量比(W/B)之间存在一定的关系。因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。
测量原理 LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素,测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到[6]。实验原理如图1所示,被测LED置于积分球内,积分球放在恒温箱的中间,积分球内的光经石英光纤导入SSP3112快速光谱分析仪,可以快速测取LED的峰值波长或W/B比率。将热电偶与LED管脚紧密接触,用测温仪读取不同加热电流和不同环境温度下的管脚温度。恒温箱的温度范围为0℃-150℃,精度1℃。PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR),并测量IF和IFR下的VF和VFR。
发光二极管主要参数与特性
LED是利用化合物材料制成pn结的光电器件。它具备pn结结型器件的电学特性:I-V特性、C-V特性和光学特性:光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性
1.1 I-V特性 表征LED芯片pn结制备性能主要参数。LED的I-V特性具有非线性、整流性质:单向导电性,即外加正偏压表现低接触电阻,反之为高接触电阻。
如左图:
(1) 正向死区:(图oa或oa′段)a点对于V0
为开启电压,当V<Va,外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场,此时R很大;开启电压对于不同LED其值不同,GaAs为1V,红色GaAsP为1.2V,GaP为1.8V,GaN为2.5V。
(2)正向工作区:电流IF与外加电压呈指数关系
IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流 。
V>0时,V>VF的正向工作区IF 随VF指数上升 IF = IS e qVF/KT
(3)反向死区 :V<0时pn结加反偏压
V= - VR 时,反向漏电流IR(V= -5V)时,GaP为0V,GaN为10uA。
(4)反向击穿区 V<- VR ,VR 称为反向击穿电压;VR 电压对应IR为反向漏电流。当反向偏压一直增加使V<- VR时,则出现IR突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同,各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性
鉴于LED的芯片有9×9mil (250×250um),10×10mil,11×11mil (280×280um),12×12mil
(300×300um),故pn结面积大小不一,使其结电容(零偏压)C≈n+pf左右。
C-V特性呈二次函数关系(如图2)。由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
1.3 最大允许功耗PF m
有机发光二极管显示器件光学和光电参数测试方法通则
有机发光二极管显示器件光学和光电参数测试方法通则包括以下步骤:
1. 测试波长的选择:根据所需测试的波长范围,选择适当的波长激光器。通常使用的波长范围为 400-700 纳米。
2. 测试环境的建立:建立测试环境,确保测试环境的温度、湿度、气压等参数符合测试要求。
3. 测试样品的准备:将待测试的 OLED 显示器件放置在测试平台上,并确保其正常工作。
4. 测试参数的测量:通过波长计或分光光度计等设备,测量 OLED 显示器件的波长、光强、角度等参数。
5. 测试结果的计算和分析:根据测试参数的测量结果,计算 OLED 显示器件的光电参数,如发光效率、量子效率、视角等。
6. 测试结果的展示和报告:将测试结果展示在报告或图表中,并给出结论和建议。
OLED 显示器件的光学和光电参数测试方法通则旨在确保测试过程的标准化和精度,从而提高测试结果的准确性和可靠性。