[发明专利]二极管芯片的量测装置及量测方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种二极管芯片的量测装置及量测方法，且特别是有关于一种可用以量测交流电驱动的二极管芯片的量测装置及量测方法。

背景技术

近几年来，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)半导体技术的发展由于技术的提升，使得芯片发光效率大幅提升，也因此增加在各方面的应用性，例如从投影笔到照明应用等，大幅增加了应用的范围。此外，LED也具有体积小、寿命长、低污染以及低成本等优点，在光学特性上更具有色彩饱和度佳以及动态色彩控制等特点，因此使得LED相关技术成为目前最受瞩目的技术。

一般而言，LED最广为人知就是比起传统灯源具有更省电，更环保以及体积更小的优势，交流电驱动LED的出现使得其在照明系统使用上更具竞争力，但是与直流电驱动LED同样必须面对芯片电与光的转换效率低的问题，目前LED的芯片仍是将大部分的输入电能转换为热能，仅少部分转换为光，因此过热问题仍是LED技术发展的主要议题。在目前LED芯片发光效率有限的状况下，大部份的电源转换成为热，也使得发热密度大幅提升。过热问题已成为技术发展的瓶颈。而热阻定义为LED芯片接面处的温度(Junction Temperature)减去环境温度，再除以输入功率所得的值。此一热阻值为LED封装中，判断散热能力优劣的标准，如果热阻值越大，表示散热能力越差；反之，若热阻值越小，则散热能力越好。故热阻值，提供了一个判断标准。

在LED封装中，经常需要对散热元件做最大热阻的限定，因此元件热阻的量测，有其重要性也有其代表性。在计算热阻的参数中，外界环境温度，利用热电耦(Thermo couple)即可很容易量测到。对于一发热元件，其输入功率也是已知，可以推算出来。但是在一完整的封装中，就难以直接量测到芯片的接面温度，因此一般需要以一种间接的电性量测方法，来获得芯片接面温度。若此方法能快速而准确的量测验证元件的热传特性以及热对光学特性的影响，将有助于提升LED芯片的热传设计与验证，来达到有效的散热效果。

交流电驱动LED与直流电驱动LED相同的情况是皆无法直接量测得到芯片接点温度，都必须以间接性的电性量测方法换算得到，但是交流电驱动LED的热阻量测方法有别于直流电驱动LED是由于输入的电源为交流电，输入的电压及电流非一定值，而为一正弦周期波，所以量测方法将与直流电驱动LED有所不同。交流电驱动LED封装热阻量测技术的建立，将有助于提升交流电驱动LED的封装散热设计。

中国台湾专利200925571揭露一种量测LED特性与芯片温度的装置，其量测过程主要有两个步骤。第一步骤是利用传导形式及输入脉冲形式的电流来量测其偏压值与温度的TSP(Temperature Sensitive Parameter)校正曲线。第二步骤是量测实际操作情况下的电压值，再利用TSP校正曲线换算发光二极管芯片温度及封装热阻值。但此设备及方法只可以量测直流电驱动LED。此外，此一前案仅局限于量测直流电源发光二极管，而且并无将光、热及电三种特性量测方法整合在一起。

美国申请专利申请号US0815403043揭露一交流电驱动LED的接面温度的量测方法，其量测方法是参考直流电源的发光二极管热阻量测方法，只是交流发光二极管是以输入交流电压的方式量测。其量测过程主要有两个阶段。在第一阶段量测步骤，先给予LED一启动电压，控制不同LED基板温度，并量测LED的电流与基板温度，以得到LED的特性曲线。在第二阶段量测步骤，则另外串联一微小电阻，以实际地操作额定交流电压的输入，并利用双频道的数据获取模块同时获取电阻的电阻值以及交流电的电压值。之后再由电压波形中找出LED的启动电压及其所对应到的电阻的电压值，以换算成电流值。另外，再获取其初始电流值与达到热平衡后的电流值的电流变化量，以依据上述的特性曲线换算得到其温度变化量。而上述的温度变化量再加上初始温度值，即为二极管接面温度。

比较前案专利，中国台湾专利200925571虽然具备快速量测发光二极管热阻的功能，但仅局限于量测直流电源发光二极管，而且并无将光、热及电三种特性量测方法整合在一起。美国申请专利申请号US0815403043量测方法虽可以量测交流电源发光二极管，但是量测程序复杂，需要两阶段步骤，并且在进行第二步骤时需要另外串接一个电阻来量测，而电阻大小不同将影响量测结果，又因不易判断选择何种阻值的电阻，故其在量测上会有许多变量及不便性。

发明内容

本发明提供一种二极管芯片的量测装置及其量测方法，其能准确而快速地量测出二极管芯片在某温度下的电特性。