ЧТУП"Электроспектр"

Сравнительные исследования КПД мощных синих светодиодов

Проведены сравнительные исследования мощных синих коммерческих светодиодов. Для измерений были отобраны светодиоды LXK2-PB14-P00 (№1), LXK2-PR14-Q00 (№2), LXHL-LB3C (№3), LXML-PB01-0018 (№4) и NS6B083 (rank WP5L) (№5). Первые четыре типа – светодиоды различных поколений с потребляемой мощностью до 3 Вт, изготовленные Philips Lumileds Lighting по технологии flip-chip. Образец №3 (Luxeon III Star) – представитель первого поколения мощных светодиодов. Образцы № 1 и №2 – светодиоды второго поколения (Luxeon K2), допустимая температура активной области которых увеличена с 120°С до 185°С за счет использования усовершенствованных технологий посадки и новых материалов 0. Образец № 4 – светодиод в миниатюрном корпусе (3×4,5×2,1 мм) (Luxeon Rebel) с керамическим теплоотводящим основанием. Образец №5 – одноваттный светодиод производства Nichia, представляющий собой сборку из шести кристаллов, соединенных параллельно. По нашим оценкам размеры кристаллов образцов №№1–4 составляют 1×1 мм2, а образца № 5 – 0,32×0,32 мм2.

Спектральные измерения образцов проводились на спектрорадиометрическом оборудовании Instrument Systems, включающем сканирующий спектрометр SPECTRO 320 и интегрирующую сферу. Образцы №№ 1–3 с помощью специальных адаптеров устанавливались на активное теплоотводящее основание, температура которого поддерживалась постоянной 20°С ± 0,2°С. Образцы № 4 и № 5 были запаяны на алюминиевую плату диаметром 40 мм, которая, в свою очередь, устанавливалась на пассивный алюминиевый радиатор диметром 60 мм и толщиной 12 мм. Во время измерений температура окружающей среды составляла 20°С± 1°С. Измерения проводились на постоянном токе после наступления тепловой стабилизации светодиодных источников излучения. Спектральные распределения электролюминесценции образцов и зависимости мощности излучения от тока приведены на рисунках 1a и 1b. Наблюдался характерный для светодиодов на основе нитридов индия галлия спад интенсивности излучения при смещении полосы излучения в длинноволновую сторону. Для образцов № 1 и № 5 при токе 350 мА наблюдались практически идентичные спектральные распределения излучения.

Внешний квантовый выход образцов достигал максимума при различных значениях токах. Причем наибольшим значением (около 31 %) характеризовались образцы № 2 и № 5 при токе 5 мА и 30 мА, соответственно. Из графических зависимостей на рисунках 1с и 1d следует, что для величины тока ниже 0,5 А «шестикристальный» светодиод NS6B083 (№ 5) характеризовался наибольшим внешним квантовым выходом. В диапазоне значений тока 0,5 – 1 А наибольшим КПД (от 16% до 12%) обладает светодиод LXK2-PB14 (№ 1). Максимальный КПД образца № 1 близок 21% при токе 50 мА.

В ходе выполнения сравнительных исследований мощных синих светодиодов производства Philips Lumileds Lighting и Nichia было установлено, что наибольшим КПД (до 31%) при токе питания ниже 0,5 А характеризуется светодиод NS6B083, а при токе выше 0,5 А – светодиод LXK2-PB14-P00 из серии Luxeon K2.

[1] M.R. Kramers, O.B. Shchekin, R. Mueller-Mach, G.O. Mueller, L. Zhou, G. Harbers, M.G. Craford. IEEE J. Display Technol., 3, 160 (2007). Ю.В. Трофимов1, В.И. Цвирко1*, П.П. Асламов2

1. Институт физики НАН Беларуси, пр. Независимости 68, 220072, Минск, Республика Беларусь, тел.: +375(17)284-13-62, e-mail: tsvirko@inel.bas-net.by;

2. УП "ДМТ Технолоджи", пр. Победителей 89, оф. 11, 220020, Минск, Республика Беларусь, тел./факс +375(17)209-63-41, e-mail: tako@dmt-trade.com;