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LED芯片发光均匀度发布时间:2016-03-01 08:48:24


技术背景


前,芯片厂在LED芯片电极图案设计过程中,仅仅是针对芯片进行相对简单的测量,获得整体的亮度、波长和电压等参数,并不能精确地描述芯片的光分布情况,这样容易导致芯片的色度和亮度不均匀、光源整体效率低等问题。而由于缺乏专业的测试设备和测试经验,LED芯片厂对芯片发光不均匀的现象束手无策,没有直观的数据支持,无法从根本上改进芯片品质。


针对这些需求,金鉴实验室推出LED芯片发光均匀度测试的业务,方便客户了解芯片性能,认清芯片电极设计的方向。通过LED芯片发光均匀度测试,可以从特定角度拍摄芯片影像,建立一个芯片亮度输出的发光图像,接收被测芯片的光信号,提供芯片发光效果图和光强数据。其中,芯片发光效果图能直观地体现出芯片发光的均匀程度,判断电极图案设计的优劣,明确改进方向,优化电极图案。


发光均匀度评判电极图案设计的优劣


芯片的电极图案对芯片的整体亮度、发光效率、电压大小影响较大。根据芯片的发光均匀度进行电极图案优化后,可以改善电流扩展分布能力,提高电流分布的均匀性,减小电流聚集效应,降低工作电压,减小串联电阻,减少焦耳热的产生,减弱红移现象,从而提升芯片的可靠性。


优化电极图案的过程中,要兼顾电流扩展性和遮光面积。例如,对于电极图案设计,可增加低亮度区域金手指的长度,来增加电流扩展性,提升低亮度区域的亮度;同样,也可以缩小高亮地区的金手指宽度,减少该区域的电流扩展性,降低亮度,以达到提高芯片整体发光均匀度的目的。又例如,对于低亮度区域还可以设置电流扩展层或增加电流扩展层厚度,以增加电流扩展性;相反,对于高亮度就可以设置电流阻挡层来减小电流密度,以形成均匀分布的电流,同样可以达到提高芯片整体发光均匀度的目的。一般,在发光均匀度满足要求的情况下,要尽量减少遮光面积,提升发光效率。


案例分析一


某芯片厂需对其产品的电极图案进行评估,委托金鉴实验室进行LED芯片发光均匀度测试。测试后发光效果如图一所示,图中芯片下面两个焊点连接负极,上面两个焊点连接正极,最右边为亮度刻度,从图中可明显看出芯片的发光不均匀,区域1的亮度明显过高;相反地,区域2的LED量子阱却未被充分激活,降低了芯片的发光效率,发热量大。对此,金鉴建议,可以适当增加区域1及其对称位置的电极间距离或减小电极厚度来降低区域1亮度,也可以减少区域2金手指间距离或增加正中间正极金手指的厚度来增加区域2亮度,以达到使芯片整体发光更加均匀的目的。


LED芯片发光效果图-金鉴检测

图一 LED芯片发光效果图


案例分析二


某芯片公司委托金鉴实验室发光均匀度,测试后效果图如图二所示。图中芯片左边两个电极为负极,右边两个电极为正极,对比最右边的亮度刻度,可以看出,芯片整体发光比较均匀,但仍然美中不足。


其中,区域1、2的电流扩展性不够,需提高其电流密度,建议延长最近的正电极金手指,使电流扩展程度增加,提升发光均匀度。区域3金手指位置的亮度稍微超出平均亮度,可减少金手指厚度来改善电流密度,或者改善金手指的MESA边缘聚积现象,两种方法均能减少区域3亮度。另外,也可以增加区域3外的金手指厚度,使区域3外金手指附近的电流密度增加,提升区域3外各金手指的电流密度,以上建议可作为发光均匀度方面的改善,以达到使芯片整体发光更加均匀的目的。


在达到或超过了芯片整体发光均匀度要求的前提下,可考虑减小金手指厚度来减少非金属电极的遮光面积,以提升亮度。甚至,可以为了更高的光效牺牲一定的金手指长度和宽度。


LED芯片发光效果图-金鉴检测

图二 LED芯片发光效果图

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