LED 전기광학적 특성의 구동온도 및 접합온도 의존성 평가

 

 

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LED 소자나 그 응용제품의 평가에 있어 기존에 통용되던 광측정 방식의 한계점이 이슈로 부각되고 있어 새로운 측정기준을 마련할 필요성이 대두되고 있다. 물론 여러 학회나 연구소에서 다양한 형태의 기준이 제시되고 있지만 기관의 특성상 일반적인 사항을 다루게 되므로 실제 제품개발에 응용하기에 무리가 있는 부분이 있게 마련이다. 따라서 본 실험에서 전기적 특성과 열특성 및 광학적 특성의 상호관계를 구하고 제품설계에 응용할 수 있는 방안을 제시하도록 한다.

 

 

주변온도에 따른 광특성 변화를 보면 주변온도가 증가함에 따라 파장 shift가 발생(일반적으로 0.1에서 0.3nm/K)하고 고효율 소자의 경우 B(-0.05%/oC) => W(-0.3%/oC) => G(-0.35%/oC) => R(-0.83%/oC) => A(-1.05%/oC) 의 순서로 광량이 감소하게 되는데 제품설계에 있어 구동조건을 제어하는 것은 비용이 많이 발생하므로 사용할 구동조건에서 최적인 소자나 제품을 사용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

 

여기서 특이사항은 Blue 칩을 사용하는 W의 거동이다. Blue의 광속변화가 온도에 상대적으로 둔감한 것에 반하여 W의 변화량은 상대적으로 크다. 이는 칩의 특성이 아니라 형광체의 온도에 따른 효율 변화가 그 요인으로 판단되며 추가적인 검증이 필요한 부분이다.

 

단품의 평가에는 상대적으로 측정이 용이한 접합전압에 따른 광량변화를 측정하고 접합전압과 접합온도의 상관관계를 이용하여 접합온도 대비 광량변화로 도시하고 이를 이용한 측정기준을 마련하도록 한다. 접합온도가 증가하면 전압강하가 일어나는 원리를 이용하여 온도 상승계수 K factor(통상 -1.5 ~ 2.5mV/K)를 산출하고 접합부의 전압(Vf)에 따른 광량변화를 측정한 후 이를 접합부 온도로 환산하면 접합부 온도에 따른 광특성 변화를 알 수 있는데 접합부온도와 광량은 일차선형방정식의 관계를 가짐을 알 수가 있다. 또한 주변온도 대비 광량변화는 삼차선형 방정식을 따르고 있는데 단품과 달리 모듈의 방열설계에 따라 그 경향성이 달라지므로 품질향상을 위해서 실 제품에 대한 구동온도 의존성 평가가 필요하다.

글: 정유진, 권기영, 장민준

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Source : techworld