led培訓(xùn)熱學(xué)參數(shù)測(cè)試研究

1、LED熱學(xué)參數(shù)測(cè)試研究浙江大學(xué)光電系鮑超引言LED器件的熱學(xué)性能會(huì)直接影響到器件發(fā)光效率、強(qiáng)度、光譜特性、工作穩(wěn)定性和使用。因此對(duì)LED器件的熱學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析研究，采用標(biāo)準(zhǔn)化的方法進(jìn)量，同時(shí)開(kāi)發(fā)商業(yè)化的測(cè)量設(shè)備，滿足檢測(cè)中心和企業(yè)需要；同時(shí)為滿足仲裁測(cè)試、數(shù)據(jù)等駔建公共測(cè)試，這些都是半導(dǎo)體照明工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。熱阻基本概念LED熱學(xué)設(shè)計(jì)的目的在于LED的結(jié)溫，所謂結(jié)溫是指LED結(jié)的溫度。PN熱阻定義為熱流通道上的溫度差與通道上耗散功率之比TJ- TX JX =P JXTJ：LED結(jié)溫TX：LED器件參考點(diǎn)溫度 結(jié) 管殼熱阻LED結(jié)到管殼之間形成的熱阻。要求一個(gè)無(wú)窮大熱沉和管殼頂面相接觸。

2、可以用嵌有熱電偶的大塊無(wú)氧銅替代。熱沉的溫度變化，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)測(cè)試。TJTPfinal TPinitialJC= PHPHPH：耗散功率 TPinitial：熱平衡初始管殼溫度 TPfinal： 熱平衡初始管殼溫度JC結(jié) 管殼熱阻LED結(jié)到周?chē)h(huán)境形成的熱阻。測(cè)試時(shí)，器件放入1立方英尺容器。僅對(duì)自然對(duì)流冷卻環(huán)境估算結(jié)溫有用。TJTAfinal TAinitialJA= PHPHTAinitialTAfinal分別表示容器內(nèi)一個(gè)限定位置的熱平衡初始和最終溫度。JA空氣環(huán)境熱阻/管殼組合固定在標(biāo)準(zhǔn)的熱試驗(yàn)板上的在空氣環(huán)境形成的熱阻。管殼頂上加熱沉。可應(yīng)用于計(jì)算在空氣速度已知的強(qiáng)迫對(duì)流環(huán)境的結(jié)溫。LE

3、D熱學(xué)模型Pd = VF * IFTJTJJSTS印刷板TSBSTBTB熱沉BATATALED PN結(jié)內(nèi)產(chǎn)生的熱量從開(kāi)始沿著下述熱學(xué)通道傳輸：PN結(jié)反射腔印刷板空氣（環(huán)境）焊接層 環(huán)氧樹(shù)脂LED熱學(xué)模型總熱阻可以表示為從結(jié)環(huán)境這一熱路（thermal path）中各個(gè)單個(gè)熱阻之和。JSSB BA為和粘結(jié)劑到反射腔之間形成的熱阻。為反射腔，環(huán)氧樹(shù)脂到印刷板間的熱阻。為印刷板和接觸環(huán)境空氣的熱沉之間組合的熱阻。結(jié)溫計(jì)算：TJ=TA+ Pd JAJA =JS+ SB+ BA多元LED熱阻多元LED產(chǎn)品的熱阻可以采用并聯(lián)熱阻的模型來(lái)確定。LEDLED LED LEDLED N1234TJunction

4、R Juntion slugTSlugR slug-BoardRJ-B = RJ-S RJ-BTBoardR Board-AmblentTAmblentLED_Emitter_RJ-B Total_Array_RJ-B= N1 = 1 +1Total_Array_RJ-BLED（1）_RJ-BLED（N）_RJ-BLED結(jié)溫測(cè)量的電在低正向電流時(shí)，PN結(jié)壓增量成線性相關(guān)。和正向電開(kāi)關(guān)置1，加電流IM，測(cè)得正向電壓VFi。開(kāi)關(guān)置2，快速加上加熱電流IH，測(cè)量正向電壓VH開(kāi)關(guān)置1，快速加電流IM，測(cè)量正向電壓VFf。VF=I VFiVFf ITi=K. VFTJ=TJi+Ti這里TJi是測(cè)量開(kāi)始前

5、LED結(jié)溫的初始溫度相關(guān)系數(shù)K即溫度電壓敏感系數(shù)，：/mv12VFDUTIMIH試驗(yàn)法LED結(jié)溫測(cè)量的電流電壓波形IM選擇。除取典IH型值0.1,1.0,5.0,10.0毫IF安外，可取伏安特性的擊穿點(diǎn)。IMtVHV= VFYVFIFIM regionV=ttt1t2=tHtsIM測(cè)量較準(zhǔn)方法先使溫度控制環(huán)境的初始溫度穩(wěn)定在接近室溫的低溫（Tlow)狀態(tài)，測(cè)量正向電壓 Vlow.使溫度增加到高溫溫度控制環(huán)境試驗(yàn)盒溫度控制和測(cè)量系統(tǒng)（T)，穩(wěn)定后測(cè)量12910highVhigh的數(shù)值。熱電偶K=Thigh-TlowVlow-Vhigh熱阻測(cè)量按照所施加的耗散功率和選擇合適的加熱時(shí)間，就可以按下述

6、公式計(jì)算被測(cè)器件的熱阻。測(cè)量LED熱阻時(shí)，分為穩(wěn)態(tài)熱阻和瞬態(tài)熱阻，穩(wěn)態(tài)熱阻確定了整個(gè)器件的熱性能。測(cè)量瞬態(tài)熱阻時(shí)采用加熱脈沖寬度大于而小于基板的熱時(shí)間常數(shù)。加熱脈沖寬度通常在1幾百ms。由于不同封裝LED的熱時(shí)間常數(shù)不同，因此選擇合適加熱脈沖寬度十分重要。TJThigh-TlowJX=PHVlow-Vhigh 校準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的冷卻曲線被測(cè)器件撤除加熱電流的瞬間，結(jié)溫立即下降，但是電壓測(cè)量和讀數(shù)需要一定時(shí)間，因此所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)有誤差。通常要作出被測(cè)器件的冷卻曲線從而對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。COOLING CURVE1005010102030405060708090100K VF JX = IHVHa

7、K = Kb 加熱曲線熱流：結(jié)封裝底面散去的熱殼平衡環(huán)境產(chǎn)生的熱=Heating Curve (Average)201m/s 2m/sHeat SinkStill Air1510501.0E - 0.41.0E - 0.3 1.0E - 0.21.0E 0.1 1.0E + 0.01.0E + 0.11.0E + 0.21.0E + 0.31.0E + 0.4T( hermal/W)加熱曲線：器件在不同環(huán)境條件、施加確定的加熱功率PM時(shí)，熱阻和加熱時(shí)間的關(guān)系曲線。結(jié)束語(yǔ)以上主要了穩(wěn)態(tài)熱阻測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)方法及有關(guān)問(wèn)題。半導(dǎo)體結(jié)與殼體或環(huán)境溫度之間的穩(wěn)態(tài)條件需數(shù)秒或數(shù)分鐘才能達(dá)到。為提高效率，可以采用測(cè)量瞬態(tài)熱阻抗的方