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LED由于其寿命长、绿色环保、可靠性高、显色性好等诸多优点,成为当今全球广泛使用的照明与显示光源。虽然半导体LED被誉为“冷光源”,但是目前市面上的商用LED,其电能的60-70%都以热的形式散发掉,导致结温上升,从而引起LED的使用寿命下降、可靠性降低。因此,LED结温问题成为广大科研工作者研究的重点。目前为止,用于探测LED结温的方法很多,主要分为物理直接接触法、利用温度敏感光学参数(TSOPs,Temperature Sensitive Optical Parameters)的光学方法和利用温度敏感电学参数(TSEPs,Temperature Sensitive Electrical Parameters)的电学方法。但是物理直接接触法局限性很大,很多封装好的和微小精密的器件无法探测。而电学和光学方法中的峰值波长法、正向电压法和蓝白比法等等,都具有一定的局限性。峰值波长法准确度不高,正向电压法受电流切换速率的限制,蓝白比法只能探测蓝光芯片激发的黄色荧光粉制成的白光LED。此外,这些方法主要是探测一个平均结温,用来代表整个芯片的结温。然而,实际上LED器件的结温是呈现二维分布的。为了探测到高分辨率的二维结温分布情况,本文利用显微高光谱成像技术和光谱质心波长与结温的关系,创新性地提出了显微高光谱质心波长法(MHCW,Microscopic Hyperspectral-based Centroid Wavelength Method)测试LED器件二维结温分布技术。本文运用MHCW方法研究单颗LED结温分布,阵列式多芯片LED结温分布及芯片间温度影响规律。论文主要工作和创新点包括以下几方面:1.提出显微高光谱质心波长法进行LED二维结温探测的技术。利用高光谱成像技术高光谱分辨率和高空间分辨率的优点,根据质心波长与LED结温的线性关系,测试了工作状态下LED芯片的二维结温分布图。分别通过与热电偶和红外热像仪对比验证,得出该方法所测结温误差在0.9℃左右。同时,该方法的空间分辨率能够高达亚微米(sub-micron)级。2.研究了脉冲电流校正模式下,电流强度和脉冲占空比对芯片温升的影响。通过实验,得出结论:当电流低于350mA时,对于RGB的LED 3%的占空比,引起的温升大约在1℃左右,可以忽略自热效应的影响;当LED在工作电流为550mA左右时,占空比在2%以内较为合理,温升较小,可忽略自热效应的产生;当LED在工作电流为750mA左右时,占空比在1.5%以内较为合理。3.利用显微高光谱质心波长法分析阵列式多芯片LED的二维结温及芯片间温度相互影响规律。通过对阵列式2×2多芯片蓝光LED样品的研究,分析了周围芯片对单颗芯片的温升影响,并且用热电偶法进行验证。根据芯片间耦合规律,推算出阵列芯片的结温二维分布,并且分析其结温不均匀的原因。