结温及载流子温度因作为影响LED发光效率的重要参数而广受关注。文章研究了GaN基蓝光集成传感微小尺寸发光二极管（micro-LED）的光致发光（PL）光谱、载流子温度等随结温的变化规律。通过内置集成传感单元芯片，设计实现了GaN基蓝光micro-LED在0.04~53.4 A/cm2电流密度下结温和PL光谱的实时精确测量，并将正向电压法测量结温的低温端范围拓展至123 K。结果表明，低温下由于载流子泄漏、串联电阻的原因，结温与正向电压的线性斜率发生变化。针对PL光谱使用高能侧斜率法计算得到不同电流密度下的载流子温度，发现载流子温度与结温在所研究的结温和电流密度范围内可以近似用二次方程拟合，并对载流子温度随结温和电流密度变化的规律进行了分析和解释。

分别研究了脉冲电流法、微小电流法和光学成像法测量氮化镓基LED结温的基本原理,并对比了不同方法的结果可靠性。结果表明: 在大脉冲电流下,串联电阻效应不可忽略,脉冲电流法得到的平均结温偏低; 微小电流法能够减小加热电流和测试电流的切换时间和串联电阻效应,提高测量准确性; 光学成像法基于发光强度与结温的依赖关系,能够获得器件温度的空间分布,有助于制备高性能的LED。

为了研究不同驱动方式下LED结温的差异性, 依据LED热结构模型, 从功率传递角度构建了差分型LED电-热动态模型, 利用相同平均功率、不同频率的注入电功率, 计算脉冲驱动条件下的LED结温。同时, 采用正向电压法测量实际结温, 对模型预测结温的准确性进行了分析。研究表明, 差分模型能够表征脉冲驱动方式下LED电热特性, 其理论预测值与实测值误差约为4℃, 基本能够满足工程应用要求。更有意义的是, 采用差分模型, 能够分析在特定驱动条件下, LED热容、热阻等参数对结温的影响, 为不同驱动模式下LED个性化结构设计提供了理论基础。

设计了一种采用普通光谱仪, 基于光谱半峰宽(FWHM)方法测量LED结温测试系统。 首先采用普通光谱仪测量在不同环境温度和正常工作的驱动电流下各色LED的相对光谱分布, 由于光谱仪采集到光谱数据均是离散的, 为了得到较为精确的半峰宽, 需要在最强峰值Imax一半即0.5Imax处附近将离散的光谱峰形数据拟合成连续的峰形函数, 便可计算出在不同温度下较为精确的FWHM, 再经过一定的函数拟合, 得到结温Tj与FWHM的函数关系。 实验发现白光和蓝光LEDTj-FWHM函数线性关系均高于其他颜色的LED, 并且其线性指数R2均非常接近1, 表明各色LED其结温Tj和半峰宽FWHM两参量具有较强的线性函数关系； 利用Tj与FWHM的函数关系, 便可计算出任意测量值FWHM所对应的LED结温。 由于该方法采用正常的驱动电流, 自加热效应不可忽略, 为了减少光谱仪在固定反应时间内由自加热效应而引起的LED器件结温的升高和温控系统引入的温度偏差而带来的测量误差, 选定某状态下的Tj与FWHM为基准状态, 并采用逐点作差法得到相应的ΔTj和ΔFWHM, 再将ΔTj和ΔFWHM拟合成相应的线性函数, 得到定标函数, 这样极大地减少由自加热效应和温控系统而引入的偏差。 最后将本方法得出的测量结果与采用Mentor Graphics公司的T3Ster仪器测出的结果进行了比较, 发现偏离2.5%, 在完全可接受的误差范围内。 结果表明所提出的采用半峰宽法测量LED结温测试方法的可行性。 该方法克服了光谱法的峰值波长漂移过小, 对测试结果带来较大误差的缺点, 并且具有不破坏原有封装结构和不需要昂贵仪器的优点。

中国聚变工程实验堆中的超导线圈失超保护开关要求的额定参数达到了10 kV/±100 kA, 针对该运行参数提出了一种混合式直流开关。承担稳态通流的机械开关采用了三级触头结构, 可以降低固态开关的通流时间。双向固态开关的阀串采用二极管桥与IGBT组合的形式, 结温分析证明可以提高器件的流通电流限制, 并对该基本单元拓扑进行了大电流开断实验, 验证了该设计的可行性。

将氮化铝陶瓷片局部嵌入FR4材料中获得嵌埋陶瓷散热基板,结合LED相关测试手段对比研究了其与普通MCPCB对白光LED光学特性的影响。将嵌埋陶瓷散热基板应用于功率为30 W的远近一体车灯光源, 并对LED车灯光源进行了光衰测试以及可靠性验证。结果表明, 嵌埋陶瓷散热基板较之普通MCPCB有着更好的散热性能, FR4/AlN界面呈现出良好的结合强度, 可以大幅减小LED的结温, 有效改善LED的光学性能, 极大地提升LED汽车灯光源的性能稳定性。