LED温度加速老化条件中的在线测试方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种led温度加速老化条件中的在线测试方法。

背景技术：

led(lightemittingdiode)具有体积小、寿命长、亮度高、节能高效等诸多优点，被认为是取代白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯的第四代照明光源。已被广泛应用于信号指示、lcd背光、显示、通用照明等领域。

led相比于传统光源寿命长达几万小时，目前多数采用温度、湿度、电流等应力进行加速老化实验评估其可靠性及寿命。在led老化过程中光参数的测量分为在线与非在线两种，并主要依据led光通量的衰减、色品坐标的漂移评估其可靠性及寿命。

在线测试是在led老化的状态下进行光参数的测量。在led温度加速老化实验中样品处于高温环境中，在线测试其难点在于在维持老化条件的同时对led光通量的测量。非在线测试是在led老化过程中，每间隔一段时间将样品脱离老化条件并在正常使用条件下进行光参数的测量，测试完成后继续对样品进行老化试验。非在线测试是一种非连续测试，每次测试耗时长并存在测试重复性的问题，但是相比于在线测试方法简单易行，因而在多数研究中被应用。

然而根据led温度加速老化试验中最为常用的阿伦纽斯模型，所测量led光通量的衰减应该实在对应led老化状态下的结温(pn结的温度)的输出变化。显然在线测试是在led老化时的结温下进行光参数的测试，而非在线测试是在其他结温下进行光参数的测试。因此现有非在线测试方法的无法满足目前高精度led的需求，但是现有在线测试方法又较难以实施。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中非在线测试方法的无法满足目前高精度led的需求，而现有在线测试又较难以实施的技术问题，提供一种能满足高精度led的需求又便于实施的led温度加速老化条件中的在线测试方法。

本发明提供一种led温度加速老化条件中的在线测试方法，所述在线测试方法包括以下步骤：

测量led在温度加速老化条件中的第一结温；

led在预设温度下加载不同的热沉，并测量加载不同的热沉所对应的结温；

逐一判断不同的热沉所对应的结温是否等于第一结温；

当其中一个热沉所对应的结温等于第一结温时，对led在预设温度下加载对应的热沉以进行led的光通量衰减测试。

本发明还提供一种led温度加速老化条件中的在线测试方法，所述在线测试方法包括以下步骤：

获取led在温度加速老化条件中的结电压；

根据所述结电压和预设的结电压和结温映射表，得到led在温度加速老化条件中的第一结温。

获取led在预设温度下加载不同的热沉所对应的结温；

逐一判断不同的热沉所对应的结温是否等于第一结温；

当其中一个热沉所对应的结温等于第一结温时，对led在预设温度下加载对应的热沉以进行led的光通量衰减测试。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：通过改变led所加载的热沉，可以使得led在室温下的结温与在老化状态下的结温一致，从而重现温度加速老化条件，因此可以在温度加速老化条件进行led的光通量衰减测试。

附图说明

图1为本发明led温度加速老化条件中的在线测试方法一种实施例的流程图。

图2为本发明led温度加速老化条件中的在线测试方法另一种实施例的流程图。

图3为本发明led老化前结温与结电压的关系映射表一种实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

本发明通过在室温下进行led光衰测试时改变led所加载的热沉，使得led在老化状态下的结温与测试过程中的结温保持一致，从而实现在led老化结温下测量led样品的光衰。

本发明主要基于在电流恒定时，led结温主要受外界环境温度与所加载的热沉影响。也就是将led样品脱离老化条件在室温下进行光参数测试时，虽然环境温度降低，但是通过改变led样品所加载的热沉，可以使得led样品在室温下的结温与在老化状态下的结温一致，从而重现温度加速老化条件，因此可以在温度加速老化条件进行led的光通量衰减测试即实现在线测试。

本发明提供一种实施例的led温度加速老化条件中的在线测试方法，如图1所示，所述在线测试方法包括以下步骤：

步骤s11，测量led在温度加速老化条件中的第一结温；

步骤s12，led在预设温度下加载不同的热沉，并测量加载不同的热沉所对应的结温；

步骤s13，逐一判断不同的热沉所对应的结温是否等于第一结温；

步骤s14，当其中一个热沉所对应的结温等于第一结温时，对led在预设温度下加载对应的热沉以进行led的光通量衰减测试。

从上述步骤，通过改变led所加载的热沉，可以使得led在室温下的结温与在老化状态下的结温一致，从而重现温度加速老化条件，因此可以在温度加速老化条件进行led的光通量衰减测试。

在具体实施中，步骤s11，具体包括以下步骤：

测量led在温度加速老化条件中的结电压；

根据所述结电压和预设的结电压和结温映射表，得到led在温度加速老化条件中的第一结温。

具体的，通过电学法测量led结温，主要依据在恒流的前提下，led的结电压v(v)与结温tj(℃)的变化为线性关系，可以写为

v＝k×tj+b

其中，k(v/℃)为结电压随结温的变化率，b为常数。通过建立led结温与结电压的关系映射表v-tj，然后测量其正常工作时的结电压值，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj计算对应的结温值。

在步骤s11中，首先将未点亮的led固定在30℃的恒温箱内30分钟，从而使得led的结温与环境温度一致。然后利用脉冲电源对led加载频率为1khz、占空比50％、led额定电流的连续脉冲(对应脉宽0.5ms)。在30℃至130℃范围内每间隔20℃改变环境温度，并重复上述步骤，从而获得led在不同结温下对应的结电压值，以此建立led结温与结电压的关系映射表v-tj。最终测量led在温度加速老化条件中稳定工作时的结电压v1值，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj计算此时结温tj1，即第一结温tj1。

在具体实施中，不同的热沉具体包括陶瓷、铝热和空气，而预设温度为：25℃，也就是室温。具体的，在室温条件下，将led加载不同热沉并以额定电流点亮30分钟后，测量结电压v2值，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj计算此时结温tj2。当第一结温tj1与此时结温tj2一致时，选择此时led所加载的热沉作为在温度加速老化条件中，室温测试所加载的热沉，使得led当前测试过程中的结温与温度加速老化过程中的结温保持一致，从而实现在led老化结温下测量led样品的光衰，即实现led的在线测试。

在具体实施中，led温度加速老化过程中的温度为80℃，同时为了防止结温过高，在led温度加速老化过程中led所加载的热沉为陶瓷。

第一步：测量led在加速老化温度下的结温tj1，具体的，首先将未点亮的样品固定在30℃的恒温箱内30分钟，从而使得样品的结温与环境温度一致。然后利用脉冲电源对样品加载频率为1khz、占空比50％、额定电流135ma的连续脉冲(对应脉宽0.5ms)，所采用的脉冲电源为agilentb2962a，可同时实时采集led两端的电压响应。记录样品第一个脉冲响应的电压信号，由于电压响应存在较明显的上升沿，选择0.5ms脉冲的后0.2ms稳定时段的电压值作为参考。在30℃至130℃范围内每间隔20℃改变环境温度，并重复上述步骤，从而获得led在不同结温下对应的结电压值。图3为led老化前结温与结电压的线性拟合结果。建立led结温与结电压的关系映射表v-tj后，测量led在温度加速老化条件下稳定工作时的结电压值为28.2428v，对应的结温值为118.5℃。

第二步：测量led在室温下加载不同热沉时的结温tj2，具体的，选择对led分别加载陶瓷、铝热、空气三种热沉。在25℃下，led加载3种不同热沉时，一一对应测量其稳定工作时的结电压，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj，得到对应陶瓷热沉的led结温为72.5℃，对应铝热沉的led结温为59.6℃，对应空气热沉的led结温为空气119.8℃。显然以空气作为热沉时的结温最高为119.8℃，且几乎等于led在加速老化温度下的结温tj1。

第三步，对led在预设温度下加载对应的热沉，具体的，由于加载空气热沉时，所测量的led结温与老化时的led结温一致，因此在室温下对led加载空气热沉时，对此时的led进行光通量的衰减测量，即为在线测试过程。

本发明还提供一种实施例的led温度加速老化条件中的在线测试方法，如图2所示，所述在线测试方法包括以下步骤：

步骤s21，获取led在温度加速老化条件中的结电压；

步骤s22，根据所述结电压和预设的结电压和结温映射表，得到led在温度加速老化条件中的第一结温；

步骤s23，获取led在预设温度下加载不同的热沉所对应的结温；

步骤s24，逐一判断不同的热沉所对应的结温是否等于第一结温；

步骤s25，当其中一个热沉所对应的结温等于第一结温时，对led在预设温度下加载对应的热沉以进行led的光通量衰减测试。

从上述步骤，通过改变led所加载的热沉，可以使得led在室温下的结温与在老化状态下的结温一致，从而重现温度加速老化条件，因此可以在温度加速老化条件进行led的光通量衰减测试。

具体的，通过电学法测量led结温，主要依据在恒流的前提下，led的结电压v(v)与结温tj(℃)的变化为线性关系，可以写为

v＝k×tj+b

其中，k(v/℃)为结电压随结温的变化率，b为常数。通过建立led结温与结电压的关系映射表v-tj，然后测量其正常工作时的结电压值，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj计算对应的结温值。

在步骤s21和步骤s22中，首先将未点亮的led固定在30℃的恒温箱内30分钟，从而使得led的结温与环境温度一致。然后利用脉冲电源对led加载频率为1khz、占空比50％、led额定电流的连续脉冲(对应脉宽0.5ms)。在30℃至130℃范围内每间隔20℃改变环境温度，并重复上述步骤，从而获得led在不同结温下对应的结电压值，以此建立led结温与结电压的关系映射表v-tj。最终测量led在温度加速老化条件中稳定工作时的结电压v1值，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj计算此时结温tj1，即第一结温tj1。

在具体实施中，不同的热沉具体包括陶瓷、铝热和空气，而预设温度为：25℃，也就是室温。具体的，在室温条件下，将led加载不同热沉并以额定电流点亮30分钟后，测量结电压v2值，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj计算此时结温tj2。当第一结温tj1与此时结温tj2一致时，选择此时led所加载的热沉作为在温度加速老化条件中，室温测试所加载的热沉，使得led当前测试过程中的结温与温度加速老化过程中的结温保持一致，从而实现在led老化结温下测量led样品的光衰，即实现led的在线测试。

在具体实施中，led温度加速老化过程中的温度为80℃，同时为了防止结温过高，在led温度加速老化过程中led所加载的热沉为陶瓷。

第一步：测量led在加速老化温度下的结温tj1，具体的，首先将未点亮的样品固定在30℃的恒温箱内30分钟，从而使得样品的结温与环境温度一致。然后利用脉冲电源对样品加载频率为1khz、占空比50％、额定电流135ma的连续脉冲(对应脉宽0.5ms)，所采用的脉冲电源为agilentb2962a，可同时实时采集led两端的电压响应。记录样品第一个脉冲响应的电压信号，由于电压响应存在较明显的上升沿，选择0.5ms脉冲的后0.2ms稳定时段的电压值作为参考。在30℃至130℃范围内每间隔20℃改变环境温度，并重复上述步骤，从而获得led在不同结温下对应的结电压值。图3为led老化前结温与结电压的线性拟合结果。建立led结温与结电压的关系映射表v-tj后，测量led在温度加速老化条件下稳定工作时的结电压值为28.2428v，对应的结温值为118.5℃。

第二步：测量led在室温下加载不同热沉时的结温tj2，具体的，选择对led分别加载陶瓷、铝热、空气三种热沉。在25℃下，led加载3种不同热沉时，一一对应测量其稳定工作时的结电压，根据led结温与结电压的关系映射表v-tj，得到对应陶瓷热沉的led结温为72.5℃，对应铝热沉的led结温为59.6℃，对应空气热沉的led结温为空气119.8℃。显然以空气作为热沉时的结温最高为119.8℃，且几乎等于led在加速老化温度下的结温tj1。

第三步，对led在预设温度下加载对应的热沉，具体的，由于加载空气热沉时，所测量的led结温与老化时的led结温一致，因此在室温下对led加载空气热沉时，对此时的led进行光通量的衰减测量，即为在线测试过程。

本发明还提供一种实施例的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明的计算机可读存储介质，通过改变led所加载的热沉，可以使得led在室温下的结温与在老化状态下的结温一致，从而重现温度加速老化条件，因此可以在温度加速老化条件进行led的光通量衰减测试。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。