GaN基通孔垂直结构的发光二极管失效分析

基于X-射线透视仪进行无损伤检测发现发光二极管(LED)产品的封装会产生空洞的情况,特选取了GaN基通孔垂直结构的LED短路失效案例进行了失效性研究.利用光学显微镜、能谱仪和扫描电子显微镜对样品微观形貌进行表征,对失效样品进行金相切片处理,观察截面处形貌,最后根据分析结果得出样品的失效机理.分析结果表明:背金层空洞和固晶层空洞的存在加重了芯片通孔处应力不均,加快了GaN外延层的破裂的速度,致使LED失效.因此,在LED的封装过程中,也需要去避免空洞的产生,增加LED的可靠性.     

人体模式静电对GaN基蓝光LED载流子运动及其可靠性的影响

对GaN基蓝光发光二极管(LED)分别施加-400,-800,-1 200,-1 500 V的反向人体模式静电打击,每次静电打击后,测量LED样品电学参数和光学参数的变化,从理论上分析了静电对LED可靠性的影响。实验发现:对GaN基蓝光LED进行人体模式下的静电打击后,其I-V特性曲线发生变形,光通量减小,老化时性能衰减的速率加快,这是由于受静电打击后在LED芯片内部产生了二次缺陷和熔融通道。对LED在不同温度下进行了I-V特性曲线的测量。实验结论认为未受静电打击的LED中浅能级离化占主导地位,受静电打击的LED中深能级离化占主导地位。静电引起的失效机理可以概述为二次缺陷和熔融通道的产生、深浅能级载流子的运动和辐射复合、非辐射复合之间的转变等因素引起的LED性能退化。     

微纳光学在LED芯片中应用研究的综述

LED以其高效节能、体积小、寿命长等优点被认为是最有可能进入普通照明领域的一种新型固态光源,但LED芯片的光提取效率仍较低。综述了LED外延片表面的各种基于微纳光学结构的加工技术,如通过在LED芯片表面上加工粗糙微结构、LED芯片表面双层微结构、二维光子晶体结构、双光栅结构等。介绍了通过各种加工技术对LED芯片微纳光学结构的加工提高了芯片的外量子效率,从而提高了LED的出光效率。     

静电对GaN基高压LED特性的影响

对GaN基绿光高压LED分别施加-500、-1 000、-2 000、-3 000、-4 000、-5 000和-6 000V的反向人体模式静电打击,每次静电打击后,测量样品的I-V特性曲线及光通量等参量,研究静电打击对GaN基高压LED器件性能的影响.结果表明:当样品经过-500,-1 000、-2 000、-3 000和-4 000V的静电打击后,由于LED器件内部产生了缺陷,发生了软击穿并且反向漏电流明显增加,但光通量的变化不明显;当经过-5 000V和-6 000V的静电打击后,由于发生了热模式击穿,温度迅速升高,在结区形成熔融通道,使LED的光通量明显减小,甚至衰减到未打击时的一半;在经受-6 000V的静电打击后,正向电压的减小和反向漏电流的增加更加明显,漏电现象更加明显,严重影响了器件的性能,最终使LED样品失效.     

离子风作用下LED光热关联特性研究

LED芯片结温对其光电性能影响很大,因此需要一种有效的热管理方式。设计一种"针-网"式离子风散热器,通过实验研究了电晕放电产生离子风在LED前照灯冷却中的应用,探讨了热学和光学性能之间的关联机理。结果表明,使用离子风散热技术可以有效降低LED芯片结温,削弱色度坐标的红移,减缓光通量的衰减速度;LED光源的两个重要颜色指标相关色温(CCT)和显色指数(CRI)在离子风作用下均不会有明显变化;当放电功率为2 W时,将获得更加对称和均匀的光分布。验证了离子风散热技术用于大功率LED前照灯散热的可行性。     

醇类物质对LED硅胶封装气密性的影响

为了探究发光二极管(LED)封装胶对LED失效性的影响,选取LED封装硅胶失效案例进行了失效性分析.利用傅里叶转换红外光谱分析和气相色谱质谱联用仪对失效样品进行成分分析,根据分析结果总结样品的失效机理.分析结果表明:LED灯珠封装气密性检测过程中材料的化学不兼容性导致封装胶失效,LED灯珠气密性变差,进而影响到光、电、热、机械结构、材料特性等,LED可靠性降低.在LED生产制造过程中,需要避免材料的不兼容性,增加LED的可靠性.     

GaN基白光LED电极的失效机制

对负电极脱落造成白光LED失效进行了研究。结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对退化样品芯片进行了表面形貌表征和微区成分分析。SEM观察到退化样品负极脱落处表面粗糙不平,且透明导电薄膜存在颗粒状结晶。经EDS检测发现负极脱落处存在腐蚀性氯元素,并在封装胶中检测出氯。分析认为,封装胶中残留的氯离子与负极中Al层发生的电化学腐蚀是致使样品失效的主要原因。     

金刚石表面杂质的深度分布

 利用二次离子质谱法（SIMS）测量和分析了金刚石的表面杂质。为获得表面杂质的深度分布，采用了离子剥蚀法，用15 keV的Ar⁺总共剥蚀了6 400 s，以N、Na、Mg和Si四种杂质作为研究对象。结果表明，各种杂质的浓度最大值均位于最外表面的一薄层内，它相当于剥蚀时间不足6.5 min。对于某一给定的杂质，在不同样品的最外表面上的浓度可以相差很悬殊。但当Ar⁺剥蚀30 min以后，不同样品中的浓度相差不大，且同一样品中，各种杂质的浓度随剥蚀时间的增大（即随深度的增加）变化不大。     

铝/氧化铝复合基板封装的LED光源的光热特性

为获得具有高出光效率、高导热性能的发光二极管(LED)封装基板,采用直接敷铝(Al)工艺制备了铝/氧化铝(Al_2O_3)复合陶瓷基板并对其表面进行化学机械抛光处理。运用光学模拟软件Tracepro和热学模拟软件ANSYS对该陶瓷基板封装的LED光源的光学性能和热学性能进行了模拟计算,并和传统氧化铝陶瓷基板封装的LED光源进行了对比分析,最后将所制备的铝/氧化铝陶瓷基板封装成板上芯片直装(COB)型LED光源进行测试。模拟和实验测试结果均表明:直接敷铝工艺制备的铝/氧化铝陶瓷基板热传递速度更快,导热性能更加优异,更适合用于大功率LED光源的封装;铝/氧化铝陶瓷基板封装的的LED光源比基于传统氧化铝陶瓷基板的LED光源的光通量大,出光效率更高。     

基于Taguchi方法的LED植物光源优化设计

为了提高LED植物光源的有效利用率,基于Taguchi的实验方法对LED植物红蓝光源阵列进行设计和优化。用MATLAB软件编程进行仿真模拟,通过ANOVA方法分析得出对植物光源照射距离为10 cm处的红蓝光的光子数比值(R/B)分布均匀度影响最大的因子,并对试验最优结果采用Trace Pro光学软件进行试验验证,从而获得本次试验最佳的参数组合。结果表明:曲率半径为50 mm的凹形曲面底板的圆心加点排布方式,圆心为LED蓝光芯片,圆环上为LED红光芯片,芯片数量分别为6个LED红光芯片和1个LED蓝光芯片,芯片距离为10 mm的最优化组合是本次试验的最优组合。通过ANOVA方法分析得出,LED红蓝芯片之间的间距对植物光源的R/B的均匀分布影响最大,占有35.17%的比例,LED红蓝芯片的排布方式也不可忽略,因为其占有了28.05%的影响比例。     

单顶角结构LED背光模组的设计与优化

由于LED（发光二极管）具有寿命长、色域宽、功耗低和环保（传统的光源CCFL含有汞气）等特性,在背光模组中采用LED代替CCFL（冷阴极荧光灯）是一种趋势。采用单光源顶角入射结构设计一个5.08cm(2inch)液晶背光模组。针对LED作为点光源带来的亮度不均匀的问题,采用旋转LED的入射角度和区域分割设计的方法,有效地解决了LED液晶背光模组中存在亮斑和暗区等不良的现象。通过模拟实验,可以得到光源出射均匀度为80.06%的导光板。     

光源近场测量在LED光学设计中的应用与研究

在LED光学设计中,传统方法多以LED光源的远场测试数据为设计依据,而远场测试仅仅是对LED光源相对粗糙的测量,并不能精确地描述光源的空间光分布情况。对LED光源详细空间光分布信息的获取,即LED光线集的获取已经成为LED光学设计的瓶颈问题。获取并合理利用精确、详实的LED光源信息尤其是光源空间光分布信息是LED光学设计的关键点。分别利用单颗LED芯片和LED模块做了两组对照实验,并利用照明解析软件对获得的实验数据进行处理和分析,通过对比实验中光源远场测试和近场测试获得结果之间的差异,强调了通过LED光源近场测试获取光源光线集对LED光学设计的重要作用。实验结果表明,LED光源近场测量获取的光源光线集可以为LED光学设计提供更为详细的光源的光空间分布信息。     

电流拥挤效应与LED器件可靠性分析

对小功率GaN基白光LED的电流拥挤效应进行了研究,发现串联灯组(8只为一组)在经过22 V电压冲击后出现漏电失效现象。通过Pspice软件对串联LED灯组进行模拟,发现与其他样品相比,受损样品承受了更大的电压和功率;对器件加-2 V偏压,利用光发射(EMMI)显微镜对芯片表面不同量级漏电流进行定位分析比较,结果表明漏电流集中在p型扩展电极端点附近。分析认为,电压冲击的破坏路径穿过了LED的量子阱结构,而电流的不均匀分布造成了 p型扩展电极附近的电流拥挤,加剧了pn结的损伤程度,提高电流扩展的均匀性可以有效提高LED的可靠性。最后还对在正向电流-电压区域出现微分负阻特性的器件进行了失效分析。     

基于多目标人工鱼群算法的光疗LED照度优化研究

提高发光二极管（light emitting diode,LED）组成的光疗光源在照射平面上的照度均匀分布水平,对于光疗设备发展具有重要的价值。提出了一种基于多目标人工鱼群算法的光疗LED光源的照度优化方法。设计了2种不同组合模式的光疗LED光源阵列。结合多目标人工鱼群算法对光疗LED光源阵列组合数据进行优化,使光疗LED光源阵列的照度分布更加均匀。将优化设计后的光疗LED 光源芯片组合数据,导入光学仿真软件TracePro实现仿真验证,得到经优化的圆形光源排列的照度均匀程度较未优化圆形光源排列提升0.104,矩形光源排列的照度均匀程度较未优化矩形光源排列提升0.148。对比分析最终数据,验证了该优化方法是可行的,可以提高光疗LED光源的照度分布水平。     

基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜设计

提出一种基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜的设计方法。通过非成像光学设计,以光学扩展量与折射定律为理论基础,自由曲面迭代优化,实现光源与光纤之间的低损耗耦合。仿真结果表明:以LED芯片作为光源,该透镜可以将光通量传导效率提高至89%以上,具有良好的应用和发展前景。     

Preliminary studies on LED-activated pyropheophorbide-α methyl ester killing cisplatin-resistant ovarian carcinoma cells

In the present study, a novel LED source was applied for activating pyropheophorbids-a methyl ester (MPPa) in cisplatin-resistant ovarian cell line COC1/DDP cells. MPPa concentration was 2 μM and light energy from 0.125–8 J/cm². Cytotoxicity was investigated 24 h using MTT reduction assay and light microscopy after treatment. Cellular ultrastructure was observed using transmission electron microscopy (TEM) and nuclear chromatin by fluorescent microscope with Hoechst33258 staining. MTT reduction assay showed that the cytotoxicity of LED-activated MPPa in the COC1/DDP cells increased along with the light dose of LED source and LED-activated MPPa resulted in light-dependent cytotoxicity. The observations from light microscopy reinforced the above results. TEM showed that necrotic cells with the disruption of karyotheca, karyorrhexis, and karyolysis of nucleus and apoptotic cells, especially the apoptotic body, can be seen post LED-activated MPPa. Hoechst33258 staining showed that condensation of chromatin and nuclear fragmentations could be found in many treated cells and some of them formed the structure of apoptotic bodies when COC1/DDP cells were exposed to 2 μM MPPa for 20 h and then 1 J/cm² irradiation of LED source. The findings demonstrated that the novel LED source could efficiently activated MPPa and LED-activated MPPa could significantly kill cisplatin-resistant ovarian cell line COC1/DDP cells through two major pathways including necrosis and apoptosis, suggesting that LED is a novel and efficient light source and LED-activated MPPa might be potential therapeutic modality for treating cisplatin-resistant ovarian carcinoma.     

TP-801程控变色矩阵字符显示

本文介绍了应用TP-801单板计算机实现对LED点阵显示器进行控制。实验结果表明,本显示器可以简单、灵活地实现三种颜色的变色显示,不但美观、醒目而且可以满足一些特殊场合的显示需要。字符大小、形状、颜色及字数可以由程序随意改变,从而显示出计算机控制——“万能逻辑电路”的优越性。在国内尚未见到同类工作的报导。