2.2 測(cè)試方法

　　光通量、發(fā)光效率和色溫采用杭州遠(yuǎn)方公司生產(chǎn)的STC4000快速光譜儀，測(cè)試原理如圖2所示。被測(cè)LED采用固定夾具放在積分球中心，LED發(fā)射經(jīng)積分球內(nèi)部白色漫反射層，漫反射一部分光線通過積分球表面的窄通光孔徑光纖傳輸?shù)轿⑿投嗤ǖ拦庾V儀，光譜儀采集的數(shù)據(jù)通過USB接口發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和顯示。光源采用恒流源供電。

　　3、結(jié)果與討論

　　3.1 光通量隨電流變化關(guān)系

　　圖3標(biāo)出了在驅(qū)動(dòng)電流從50 mA到2 000 mA條件下，倒裝封裝LED、垂直結(jié)構(gòu)封裝LED和正裝封裝LED的光通量隨電流增加的變化趨勢(shì)曲線。從圖3中可以看出，隨著電流的逐漸增大，三種結(jié)構(gòu)LED的光通量都隨著電流的增加而增加，但是增長(zhǎng)幅度逐漸減小。

　　在驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到1 200 mA時(shí)，垂直結(jié)構(gòu)LED首先達(dá)到光通量飽和點(diǎn)，而此電流條件下的倒裝LED的光通量比正裝LED的光通量高出14.7%，比垂直結(jié)構(gòu)LED的光通量高出25.9%。隨著電流的繼續(xù)增大，垂直結(jié)構(gòu)LED的光通量變化顯示其已接近失效，倒裝LED的光通量在電流1 550 mA時(shí)達(dá)到了飽和，比垂直結(jié)構(gòu)LED飽和電流值增加了350 mA。光通量的測(cè)試結(jié)果表明，倒裝結(jié)構(gòu)PN結(jié)溫低、散熱好。

　　因此得出，倒裝LED比其他兩種結(jié)構(gòu)LED的可靠性高，尤其是抵抗大電流沖擊可靠性高，這一項(xiàng)性能有利于提高LED在實(shí)際應(yīng)用中的使用壽命。

　　3.2 發(fā)光效率隨電流變化關(guān)系

　　圖4標(biāo)出三種LED結(jié)構(gòu)電流與發(fā)光效率的關(guān)系曲線。從圖4中可以看出，當(dāng)電流從50 mA增加到2 000 mA時(shí)，三種LED的發(fā)光效率都呈下降趨勢(shì)，倒裝LED的發(fā)光效率在整個(gè)電流變化區(qū)間內(nèi)均高于其他兩種LED的發(fā)光效率。而垂直結(jié)構(gòu)LED在電流大于1 200 mA，發(fā)光效率迅速下降，顯示光輸出異常，這與光通量的測(cè)試結(jié)果吻合。在三種LED的工作電流350 mA時(shí)，倒裝LED的發(fā)光效率比垂直結(jié)構(gòu)LED的發(fā)光效率高出8 lm/W，比正裝結(jié)構(gòu)LED高出31 lm/W。

　　倒裝LED的光通量和發(fā)光效率的提高，可能原因有：

　　(1)倒裝LED的外量子效率高。三種封裝結(jié)構(gòu)的折射率分布如圖5所示。其中圖5a所示為倒裝封裝結(jié)構(gòu)的折射率分布圖;圖5b所示為垂直封裝結(jié)構(gòu)和正裝封裝結(jié)構(gòu)的折射率分布圖。根據(jù)Snell定律，倒裝LED光從GaN到藍(lán)寶石的全反射臨界角θ=sin-1 (n藍(lán)寶石/n GaN)=44.5°，藍(lán)寶石到封裝硅膠的臨界角為θ=sin-1 (n硅膠/n藍(lán)寶石)=57.4°;而垂直結(jié)構(gòu)和正裝LED的光從GaN直接傳輸?shù)椒庋b硅膠層，其全反射臨界角為θ=sin-1 (n硅膠/n GaN)=36.2°，小于倒裝的光傳輸界面的臨界角。較大的臨界角可使更多的光輸出，因此，倒裝結(jié)構(gòu)相較于正裝和垂直結(jié)構(gòu)LED有更高的外量子效率，從而得到了較高的白光發(fā)光效率。