2016 Fiscal Year Annual Research Report
Remote measurement of junction temperature of LEDs using pulsed-laser Raman scattering spectroscopy
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26420237
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山形 幸彦 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (70239862)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 照明用白色LED / ジャンクション温度 / パルスレーザー / ラマン散乱 / GaN / 蛍光樹脂 / 温度分布 / 同時計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パルスレーザーラマン散乱法を用いた発光中の照明用白色LEDジャンクション温度のin-situ計測法の確立を目的とし，本年度は温度測定精度±5℃を目指し，スペクトルフィッティングによる波長決定精度の向上，及び微弱ラマン光の高感度，高波長分解能計測システムの開発を行った．大口径の光学部品で構成したダブル分光器と高精細ICCDカメラによる受光システム，及びシート状パルスレーザー光を用いて，青色LEDモジュールの複数チップからのラマンスペクトルの同時取得，白色LED用の蛍光樹脂がラマン散乱計測に与える影響の定量化を行った．
構築した新たな受光システムは前システムに比べて，約4.4倍のピーク波長決定精度を有し，同一集光条件での信号強度も約1.1倍となった．シート状レーザー光を青色LEDモジュールに垂直入射し，5個のチップからのGaN-E2Hラマンスペクトルを本システムを用いて同時取得し，複数チップのジャンクション温度計測に成功した．
また，633nmのシート状レーザー光を青色LED，及び蛍光樹脂有り白色LEDモジュールに入射し，それぞれのモジュールのチップ位置とそれ以外での計測スペクトルとを比較検討した．その結果，レーザー条件により蛍光樹脂の影響を排除でき，本方法が白色LEDへ適用可能である事を実証し，白色LEDのGaN-E2Hラマンスペクトルの同定・検出に初めて成功した．
現時点では温度測定精度は±5℃に達していないが，分光器内のミスアラインメント解消，フォトンカウンティングモードの使用，及び散乱信号増大により目標は達成されると思われる．これが達成されれば，白色LEDモジュール内のジャンクションの2次元温度分布計測も可能となり，LEDモジュールの開発に大きく寄与するとともに，照明用LDや他の半導体パワーデバイスの開発研究に非常に有効なツールになると思われる．
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