JPS6030186A - 発光ダイオ−ドの熱特性測定方法 - Google Patents

発光ダイオ−ドの熱特性測定方法

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JPS6030186A
JPS6030186A JP58134406A JP13440683A JPS6030186A JP S6030186 A JPS6030186 A JP S6030186A JP 58134406 A JP58134406 A JP 58134406A JP 13440683 A JP13440683 A JP 13440683A JP S6030186 A JPS6030186 A JP S6030186A
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JP
Japan
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light emitting
voltage
square wave
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JP58134406A
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English (en)
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Isamu Tamura
勇 田村
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electronic Components Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electronic Components Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/32Pulse-control circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10Controlling the intensity of the light
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野) 本発明は、発光ダイオードの過渡熱抵抗および接合温度
などの熱特性を測定する熱特性測定方法に関し、特に、
高感度の測定を迅速に行なって特性の劣化を伴わないよ
うにしたものである。
(従来技術とその問題点) 一般に、過渡熱抵抗は、トランジスタやダイオード等の
半導体素子の動作上重要なパラメータであり、半導体素
子の最大定格は主としてこの過渡熱抵抗によって制限さ
れる。また、かかる過渡熱抵抗は、半導体素子における
半導体チップとステムあるいはリードフレームとの間の
ボンディングの状態の良否判定に有効に用いられる。し
かして、半導体素子のかかる過渡熱抵抗や接合温度など
の熱特性の測定方法としては、従来、所定のパルス幅の
パルス電流B順方向に流したときに生ずる接合温度の上
昇を順方向電圧の温度変化に基づく変化量ΔvFからめ
る方法が採られている。シリコンダイオードやトランジ
スタについては、通例、かかる測定方法によって全数検
査を行なっており、その測定感度は、約、2 m V/
にであった。
一方、上述した熱特性測定方法を発光ダイオードに適用
した場合には、測定、感度は約へ!; m V/にと低
く、再現性のある過渡熱抵抗値を得るには、例えばシリ
コンに比較して大きい電流パルスを流す必要がある。例
えば、GaAs赤外発光ダイオード(例えば、シーメン
ス社製LD、27/ )については、OJ A/3θθ
m5ec以上の大電流パルスご流すことが必要である。
しかしながら、かかる大電流量は絶対最大定格の約り倍
の電流量であり、かかる過大電流を流すことにより、発
光ダイオードに特有のロンギニ(Longini )機
構、すなわち、順方向通電中のZnイオンの移動による
pn接合の特性劣化やゴールドおよびパイスベルグ(G
old & Weigberg )機構、すなわち、大
量発生フォトンによるフレンケル欠陥の発生による特性
劣化が生じ、発光ダイオードの発光効率が低下してしま
う場合が多いという欠点があった。
(発明の目的) そこで、本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し
、最大定格に比して過大な電流を流すことなく、従って
、特性の劣化2伴うことなく、高感度に過渡熱抵抗の測
定を行ない得る発光ダイオードの熱特性測定方法を提供
することにある。
(発明の要点) かかる目的を達成するために、本発明測定方法では、発
光ダイオードにおける順方向電圧の温度変化による変化
は、通例、室温、25℃を基準として約−〇、 //%
/にであるのに対し、発光効率の温度変化による変化は
、基準値に対して約−〇、タタ%/にと9倍も大きいこ
とを利用するとともに、発光波長のピーク値の温度変化
による変化が約θ・3 nm/にであることを利用して
、検出感度の波長依存性が強い光検出器を用いることに
より、高感度で過渡熱抵抗等を測定し得るようにする。
すなわち、本発明は、駆動電流値を方形波状に変化させ
て発光ダイオードを駆動し、その発光ダイオードからの
出力光を光検出器で検出し、その検出出力電圧の方形波
状後縁に生ずる電圧変化を測定することにより、発光ダ
イオードの出力光の温度依存性に℃基づいて発光ダイオ
ードの接合温度および過渡熱抵抗を測定することを特徴
とするものである。
(発明の実施例) 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
まず、具体例として、前述したシーメンス社製の赤外発
光ダイオードLD、2りlの場合を例にとって本発明方
法による熱特性測定を具体的に説明する。
上述した赤外発光ダイオードLDJりlについて、順方
向電圧vFの温度Tambに対する依存性をT amb
=室温n”Cのときの順方向電圧VF250を基準とし
てVF/VF25’として第1図に示す。かかる赤外発
光ダイオードLD、27/について、放射強度I8の温
度Tambに対する依存性を同じ< Tamb−室温B
℃のときの放射強度Ie25°を基準としてIe/Ie
250として第2図に示す。両者を対比すれば明らかな
ように、放射強度の温度依存性によれば、順方向電圧の
温度依存性に対比して、約5倍の感度が得られる。
また、同じ赤外発光ダイオードLD、2?/について1
発光波長のピーク値λpeakの温度Tambに対する
依存性を第3図に示す。ここで、Tamb−室温J℃に
おいてはλpea+< = 9!;0 ’nmであるの
に対して、□温度Tamb = 100℃においてはλ
peak = 97’3 nmと長波長側に発光波長の
ピーク値λpeakがシフトしていることが判る。 ゛ 一方、発光ダイオードの発光を受光して検出する光検出
器として同じくシーメンス社製のホトトランジスタBP
Xざ/を用いる場合に、このホトトランジスタの相対ス
ペクトル感度5relは、第11図に示すように、上述
の発光波長域に対応する範囲では、波長λに対して、は
ぼ直線的な波長依存性を呈し、波長9!rOnmおよび
9り3 nmにおける相対感度は、それぞれ、−o、g
および−0,1となり、−o、trq%/nmの波長感
度を有している。
上述したような赤外発光ダイオードとホトトランジスタ
との緒特性を総合して考えると、第9図に示すような光
出力温度特性が上述した具体例について得られる。ここ
で、横軸は周囲温度T’a(’C)、縦軸は光出力の変
化率Iv/工v250を示す。光出力の温度変化による
変化に対する測定感度は一〇、72%/K 。
となり、前述した従来の測定感度に比して6.5倍に向
上することがわかる。
本発明では、上述したような発光ダイオードが呈する放
射強度の温度依存性と、光検出器としてのホトトランジ
スタが呈する波長感度特性とを組合わせて、発光ダイオ
ードの熱特性を高感度で測定する。
本発明による測定装置の構成例を第6図に示す。
図示の構成においては、可変直流電圧源VS/からの直
流電圧■B1を所定の時間幅で開閉するスイッチSWに
通して方形波パルスを形成する。この方形波パルスを発
光ダイオード駆動回路DRに印加する。この発光ダイオ
ード駆動回路DRは、発光ダイオードLED 、例えば
前述したシーメンス社製の赤外発光ダイオードLDコク
lに抵抗R,およびR2を直列に介して固定直流電圧源
■s2がらの直流電圧vB2を定常的に印加するように
構成する。
発光ダイオードLEDからの発光を、抵抗R3を介して
固定直流電圧源VS3からの直流電圧VB3を印加した
ホトトランジスタPHT %例えば前述したシーメンス
社製のBPXff/により受光してその検出出力電圧v
Iv分取り出す。
ここで、発光ダイオードLEDと直列抵抗R2とには、
第7図に示すように、スイッチSWの閉成に応じて、定
常電流IFIおよび方形波電流IF2からなる電流IF
が流れ、それに応じてホトトランジスタPHTの検出出
力電圧VIvは第7図に示すような波形歪みのある方形
波形となる。
ここで、検出出力電圧Vlvにおける方形波形前縁の電
圧降下ΔVIv□は、発光ダイオードLEDに対する電
圧印加により接合温度が上昇したために発光効率が低下
したことを示している。また、方形波形後縁の電圧上昇
ΔVI は、発光ダイオード2 LEDに対する印加電圧が減少することにより接合温度
が上昇して発光効率が上昇したことを示している。
しかして、第7図に示すように、順方向直流電流IF1
が十分に小さければ、検出出方電圧VIVの方形波形の
前後縁における電圧変化ΔvIvを測定することにより
、電圧変化と温度変化との比の較正値Coおよび電力損
失ΔPcから、っぎの式(1)および(2)に基いて接
合温度の変化ΔT」および過渡熱抵抗Rthをめること
ができる。
Δvl ΔTJ−−二’−(1) 0 なお、発光ダイオードLEDに流す方形波形パルス電流
IPの前縁および後縁において、前述したように、同様
の電圧変化が生ずる。ところが、方形パルス状の大電流
を流したときの発光ダイオードLEDの発光によりホト
トランジスタPETが飽和現象を呈することがあるが、
その場合には1方形波形前縁の電圧変化ΔVl vlよ
りも方形波形後縁の電圧変化ΔvIv、について上述し
た熱特性の測定を行なう方が良好な測定精度を得ること
ができる。
なお、上述した熱特性測定は、必ずしも暗室内にて行な
う必要はなく、例えば、第3図に示すように、筒状治具
を用いねば、通常の室内灯下においても全く問題なく発
光ダイオードの熱特性測定を行なうことができる。第g
図示の構成において、lは発光ダイオード、λは発光ダ
イオードlと対向して配置されたホトトランジスタによ
る光検用器である。画素子lと−とを対向させて遮光筒
3に配設する。グはプリント基板である。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
の発光ダイオードにおける順方向電圧の変化により熱特
性を測定する測定方法と比較して、9倍乃至7倍程度の
高感度をもって過渡熱抵抗などの熱特性を測定すること
ができる。したがってず本発明によれば、従来方法によ
る場合よりも十分に小さいパルス電流によって熱特性測
定を行なうことができ、以て、測定装置を小型化し、か
つ、簡易化し得るとともに、測定対象の発光ダイオード
に何らの悪影響も与えることなく全数検査を行なうこと
ができる。
すなわち、本発明測定方法によれば、発光ダイオードに
、例えば、コθOmA/100 m5ecのパルス電流
を流すことにより、十分に過渡熱抵抗を測定することが
でき、したがって、発光ダイオードの全数検査において
、測定により発光ダイオードに生ずる特性劣化を皆無と
することができる。
本発明によれば、発光ダイオードにおける測定用電流値
については従来の//3となし、印加電力については従
来の//ルとなし得るという格別の効果が得られる。
なお、以上の説明においては、専ら、赤外発光ダイオー
ドについて本発明測定方法の説明を行なってきたが、本
発明測定方法は、あらゆる発光ダイオードについて上述
したと同様に適用して同様の作用効果を得ることができ
る。また、光検出器の波長感度依存性を向上させること
により、一層高い感度なもって発光ダイオードの熱特性
測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は発光ダイオードにおける
順方向電圧の温度依存性、発光出力の温度依存性および
発光波長のピーク値の温度変化による変化特性の一例を
それぞれ示す特性曲線図、第り図はホトトランジスタの
波長感度依存性の一例を示す特性曲線図、 第S図はホ))ランジスタの波長感度依存性を用いて測
定した発光ダイオードの発光出力の温度依存性の例を示
す特性曲線図、 第を図は本発明方法による発光ダイオード熱特性測定装
置の構成例を示す回路図、 第7図は同じくその測定装置における発光ダイオード印
加電流波形およびホトトランジスタ検出出力電圧波形の
一例をそれぞれ示す信号波形図、第g図は同じくその測
定装置の構造例を示す断面図である。 LED・・・発光ダイオード、 PI(T・・・ホトトランジスタ、 SW・・・スイッチ、 VS/〜VS、?・・・電源、 R1y R2e R3°°°抵抗− l・・・発光ダイオード、 コ・・・ホトトランジスタ、 3・・・遮光筒、 ダ・・・プリント基板。 寝もYいL)僧都ぶ−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 駆動電流値を方形波状に変化させて発光ダイオードを駆
    動し、その発光ダイオードからの出力光を光検出器で検
    出し、その検出出力電圧の方形波状後縁に生ずる電圧変
    化を測定することにより、当該発光ダイオードの出力光
    の温度依存性に基づいて発光ダイオードの接合温度およ
    び過渡熱抵抗を測定することを特徴とする発光ダイオー
    ドの熱特性測定方法。
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