ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №11
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

 

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.6  

УДК: 621.382

 

Контроль качества светодиодных COB матриц

по пороговому току

 

В.А. Сергеев 1,2, И.В. Фролов 1, С.А. Зайцев 3, О.А. Радаев 1

 

1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Ульяновский филиал

432071, г. Ульяновск, ул. Гончарова, д. 48/2

2 Ульяновский государственный технический университет

432027, г. Ульяновск, ул. Северный венец, д. 32

3 АО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения»

432071, г. Ульяновск, ул. Крымова, д. 10A

 

Статья поступила в редакцию 23 августа 2023 г.

 

Аннотация. Представлено описание способа измерений порогового тока –минимального тока, при котором возникает оптическое излучение, – отдельных кристаллов, входящих в состав светодиодных COB (chip on board) матриц. Способ состоит в регистрации цифровой камерой средних значений интенсивности излучения кристаллов при трех малых значениях электрического тока и определении пороговых токов путем решения системы уравнений, связывающей измеренные значения интенсивности с функцией, аппроксимирующей ватт-амперную характеристику в диапазоне малых токов. Способ измерений апробирован на коммерчески доступных светодиодных COB матрицах, состоящих из десяти последовательно соединенных кристаллов. Определено, что значения порогового тока кристаллов различаются: для исследованных образцов коэффициент вариации составил от 2,6 % до 39,2 %. В результате проведенных испытаний COB матриц под действием тока 140 мА при максимально допустимой температуре окружающей среды 110 °С в течение 11 суток установлено, что изменения средних значений пороговых токов при испытаниях коррелируют с изменениями вольт-амперных характеристик матриц, измеренных в диапазоне напряжений от 17 до 24 В, при которых доминирует ток утечки: пороговый ток увеличивается у тех матриц, у которых увеличивается ток утечки. Коэффициент корреляции между относительными изменениями тока утечки и средних значений пороговых токов составляет 0,94. Показано, что коэффициент корреляции между величиной спада светового потока матриц ри испытаниях и изменением среднего значения порогового тока составляет 0,96. Установленные сильные корреляционные связи показывают возможность диагностики качества по пороговому току отдельных кристаллов в составе светодиодных COB матриц.

Ключевые слова: светодиодные COB матрицы, пороговый ток, измерения, испытания.

Финансирование: работа выполнена в рамках государственного задания ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН.

Автор для переписки: Фролов Илья Владимирович, ilya-frolov88@mail.ru

 

Литература

1. Виноградова К. Передовые светодиодные продукты от Samsung Electronics: мощные светодиодные сборки chip-on-board серий В, С и D // Полупроводниковая светотехника. – 2016. – Т. 6. – №. 44. – С. 28-34.

2. Феопёнтов А. Модули Chip-On-Board Часть 1. Технология, конструкция, применение // Полупроводниковая светотехника. – 2012. – Т. 2. – №. 16. – С. 26-28.

3. Averkiev N. S. et al. Features of the recombination processes in InGaN/GaN based LEDs at high densities of injection current // Technical Physics Letters. – 2009. – V. 35. – P. 922-924. https://doi.org/10.1134/S1063785009100149

4. Сергеев В.А., Фролов И.В., Радаев О.А. Исследование связи степени дефектности светоизлучающих наногетероструктур зеленых InGaN/GaN-светодиодов с величиной порогового тока // Письма
в журналтехнической физики. – 2017. – Т. 43. – №. 4. – С. 89-93. https://doi.org/10.21883/PJTF.2017.04.44302.16344

5. Meyaard D.S. et al. Efficiency droop in gallium indium nitride (GaInN)/gallium nitride (GaN) LEDs // Nitride SemiconductorLight-Emitting Diodes (LEDs). – Woodhead Publishing, 2014. – P. 279-300. https://doi.org/10.1533/9780857099303.2.279

6. Cho J., Schubert E.F., Kim J.K. Efficiency droop in light‐emitting diodes: Challenges and countermeasures // Laser & Photonics Reviews. – 2013. – V. 7. – №. 3. – P. 408-421. https://doi.org/10.1002/lpor.201200025

7. Onwukaeme C., Lee B., Ryu H.Y. Temperature dependence of electron leakage current in InGaN blue light-emitting diode structures // Nanomaterials. – 2022. – V. 12. – №. 14. – P. 2405. https://doi.org/10.3390/nano12142405

8. Shim J. I., Shin D. S. Measuring the internal quantum efficiency of light-emitting diodes: Towards accurate and reliable room-temperature characterization // Nanophotonics. – 2018. – V. 7. – №. 10. – P. 1601-1615. https://doi.org/10.1515/nanoph-2018-0094

9. Schubert E. F. Light Emitting Diodes. Cambridge: Cambridge University Press, 2006.

10. Фролов И.В., Сергеев В.А. Диагностический контроль качества светодиодов по локальным параметрам электролюминесценции и фототока. Монография. – М.: СОЛОН-Пресс, 2023. – 160 с.

11. Радаев О. А., Фролов И. В., Сергеев В. А. Аппаратно-программный комплекс для измерения внутренней квантовой эффективности InGaN/GaN светодиодов // Радиоэлектронная техника: межвузов. сб. науч. тр. – Ульяновск: УлГТУ, 2021. – С. 116–123.

12. Sergeev V., Frolov I., Radaev O. Measurement of the LED electroluminescence 3dB frequency at low currents // 2023 IX International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT). Proceedings. (Samara, Russian Federation, 17-21 April 2023). https://doi.org/10.1109/ITNT57377.2023.10139230

13. Frolov I.V., Segeev V.A., Radaev O.A. The Method for Measuring the Distribution Profile of the 3dB Frequencies of Electroluminescence Over the Area of the LED Chip // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2023. – V. 72. – P. 5000806  https://doi.org/10.1109/TIM.2022.3206812

Для цитирования:

Сергеев В.А., Фролов И.В., Зайцев С.А., Радаев О.А. Контроль качества  светодиодных COB матриц по пороговому току. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.6