热阻和结温详细概念和设计指导

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LED热阻的定义与测量技术

LED热阻的定义与测量技术

LED热阻的定义与测量技术zxm内容标题导览:|介绍|封装热传标准与定义|热阻测量方法介绍|结论|热阻值用于评估LED的散热效能,是热传设计中一个相当重要的参数,对于LED产品和组件的设计有很大的帮助。

近年来由于大功率LED应用于照明行业的期望驱使,人们在努力提高LED光效率的同时,花费了巨大的注意去克服散热问题因而热管理(thermal management)相关技术的发展也越来越重要【1】。

LED及其组件热管理技术中最常用也是重要的评量参考是热阻(thermal resistance),其中最重要的参数是由芯片接面到固定位置(如热沉基板等)的热阻,其定义如下:热阻值一般常用θ或是R表示,其中Tj为接面位置的温度(结温),Tx为热传到某点(参考点)位置的温度,P为输入的发热功率。

热阻大表示热不容易传递,因此组件所产生的温度就比较高,由热阻可以判断及预测LED和组件的发热状况。

LED和组件设计时,为了预测及分析组件的温度,需要使用热阻值的资料,因而组件设计者则除了需提供良好散热设计产品,更需提供可靠的热阻资料供系统设计之用【2】。

此处LED及其组件热测量方法和标准参照JEDEC JC15.1 会议订定之已发表标准。

具体如下:Standard PublishedStandard Proposed(In committee work group)Standard Suggested图一 JEDEC JC15.1 会议订定之已发表标准、提出之标准及建议之标准SEMI的标准中定义了两种热阻值,即Θja及Θjc,其中:R ja是测量在自然对流或强制对流条件下从芯片接面到大气中的热传,如图二(a)所示。

(由于测量是在标准规范的条件下去做,因此对于不同的基板设计以及环境条件就会有不同的结果,此值可用于比较封装散热的容易与否,用于定性的比较)R jc是指热由芯片接面传到IC封装外壳的热阻,如图二(b),在测量时需接触一等温面。

功率模块封装的热阻、结温与寿命

功率模块封装的热阻、结温与寿命

功率模块封装的热阻、结温与寿命一、问题背景大家在使用功率模块时,会非常关心功率模块的结温,而往往计算结温的方式采用规格书中的热阻来推算结温。

这样带来了一个问题是,只会采用稳态的热阻进行结温推算,得到平均的结温。

而实际情况是,结温是存在较大波动的,结温波动与我们的封装形式密切相关,进而影响模块的寿命。

市场中的模块常见的有两类无铜基板封装和有铜基板封装模块,普遍认为无铜基板模块的封装热阻小,散热更好,今天我们来讨论这个问题。

二、封装介绍本文以英飞凌的两款模块FP35R12W2T4(称为EASY封装)和FP35R12KT4(称为Econo封装)为例,它们分别代表无铜基板和有铜基板封装模块,进行说明封装是如何决定热阻、影响结温和寿命的。

这两款模块具有相同的拓扑、相同的芯片,在相同的外部条件下仿真,由于封装的不同,看看热阻是如何变化,结温和寿命是如何变化的。

下面分别是Easy和Econo封装的。

图1 Easy封装图2 Econo封装它们的结构截面如下,Easy封装没有铜基板,相对于Econo封装,少2层材料图3 Easy封装的横截面图4 Econo封装的横截面两者有相同的拓扑,集成了逆变、整流和刹车部分。

图 5 拓扑结构三、热阻相关热阻与材料层有关,材料层越小,热阻越低。

从上面的可以看出来,easy封装的结壳Rjc热阻会小。

从下面的仿真可以知道,easy的热阻确实低,但是结温会低吗?我们知道结温最终是需要到热沉中的,因此,这里不妨对比到散热器的热阻Rjh,从仿真结果可以看出,到散热器的热阻easy反而变大了。

因此easy系列的结温并不一定低。

但是不是一定高,主要取决于损耗,因为损耗也与封装有关。

图6 结壳Rjc热阻比较图7 结散热器热阻Rjh对比四、损耗与稳态结温计算由于Easy系列的封装电感小,好处之一是动态损耗(Eon+Eoff)低,这里从采用相同的工况条件去仿真两者的损耗。

下面计算了一个三相逆变电路的损耗。

电机功率器件的结温估算

电机功率器件的结温估算

电机功率器件的结温估算
在电机功率器件的运行过程中,结温是一个重要的参数,它直接影响到器件的可靠性和使用寿命。

因此,估算电机功率器件的结温具有重要的意义。

本文将介绍两种估算电机功率器件结温的方法:热阻法和有限元法。

1.热阻法
热阻法是一种基于热阻网络模型估算电机功率器件结温的方法。

该方法将电机功率器件视为一个热阻网络,由半导体材料、绝缘材料和金属材料等组成。

通过测量各部分热阻,可以估算出器件的结温。

热阻法的优点是简单、快速、易于实现。

但是,该方法假设电机功率器件的热阻为线性,忽略了器件内部复杂的热流和热阻分布,因此估算结果可能存在误差。

2.有限元法
有限元法是一种基于数值模拟的估算电机功率器件结温的方法。

该方法通过建立电机功率器件的三维有限元模型,模拟器件内部的热流和温度分布,从而得到器件的结温。

有限元法的优点是精度高、适用范围广,可以考虑到电机功率器件内部复杂的热流和热阻分布。

但是,该方法需要较长时间的计算和建模,对于实时控制和保护系统的设计可能存在一定的挑战。

结论
本文介绍了两种估算电机功率器件结温的方法:热阻法和有限元法。

热阻法简单、快速、易于实现,但忽略了器件内部复杂的热流和热阻分布,估算结果可能存在误差;有限元法精度高、适用范围广,但需要较长时间的计算和建模。

在实际应用中,应根据具体需求选择合适的估算方法。

热阻与结温问题

热阻与结温问题

从计算的结果可以看到,同样的热源封装体,当与它连接的散热路径不同时,热源中心点到相同
测试点的热阻是不同的。三种结构的测试点温度和热阻交叉反算,得到的热源温度都与模拟计算结果 不符。比如,利用结构 1 算出 A 点的热阻是 34.5 W/℃,运用到结构 3,根据结构 3 的 A 点温度 91℃, 反算得到结构 3 的热源温度是 125.5℃。显然与结构 3 热源原本的温度 107.1℃不符。所以,对于类似 A 点或 B 点这样的温度测试点,得到的热阻值,只能应用到相同的结构。结构一旦改变,这些热阻值就 不再适用。
选择在热量主要流经的热沉底部。
所以,如果是像流明的这种 LED,如果用测试正极或负极温度,再用热阻值来计算结温,就是大 错特错了。
而如果是类似图 1 的贴片 LED,若厂商给出的热阻值是 Rth(J-H),那么在正常使用时,就无法使用 H 点来测量温度。一般人会选择 S 点来测量温度。不过,这么做是错误的,利用 Rth(J-H)得到的结温自 然也就不可能正确。即使厂商给出的热阻值是结点到 S 点的,实际应用时也仍然会出现问题。后面会 谈到。
而运用公式(7),在实际应用方面有时比用公式(4)要方便一些。它不需要关心材料的细节问题, 只需测量宏观参数——温度、热功率就可以计算。将问题简化,对一般的应用容易实现测量。
但是,对绝大多数的实际情况,运用公式(7)也还是有困难的,甚至被错误应用。
下面举例做说明。
图 1 是 LED 封装结构的示意图。从 PN 结到其它各位置点 H、S 和 P 点的热阻都是不同的。即:
如果用公式(4)来计算热阻,涉及到材料的几何尺寸。对于结构简单、一维规则形状,还好处理。 对于不规则、三维的形状,计算就复杂了。现实情况中,热量的传递往往是三维的。这样,用公式(4) 来计算热阻就很复杂。需要采用有限元方法进行计算。计算量非常大。只能借助计算机来进行计算。 所以,公式(4)在物理上理解热阻的构成是方便的,但是定量计算通常却是不容易的。

关于LED热阻、结温、冷光源的三个问题

关于LED热阻、结温、冷光源的三个问题

一、LED是冷光源吗?
LED是英文Light Emitting Diode(发光二极体)缩写,是一种新型的用微弱的电能就能发光的高效固体光源,属于半导体。

LED最重要的组成部分是半导体晶体,如果有电流通过,晶体就会发光。

冷光源的特点是把其他的能量几乎全部转化为可见光了,其他波长的光很少,关于这个问题,我们要从以下几点考虑:1、LED的发光原理是电子与空穴经过复合直接发出光子,过程中不需要热量。

LED可以称为冷光源。

2、LED的发光需要电流驱动。

输入LED的电能中,只有约15%有效复合转化为光,大部分(约85%)因无效复合而转化为热。

3、LED发光过程中会产生热量,LED并非不会发热的冷光源。

二、降低LED热阻的途径有哪些?
1.降低芯片的热阻
2.最佳化热通道
(1)通道结构
*长度(L)越短越好;
*面积(S)越大越好;
*环节越少越好;
*消除通道上的热传导瓶颈。

(2)通道材料的导热係数λ越大越好;
(3)改良封装工艺,令通道环节间的介面接触更紧密可靠。

3.强化电通道的导/散热功能
4.选用导/散热性能更高的出光通道材料
三、降低LED结温的途径有哪些?
1.减少LED本身的热阻;
2.良好的二次散热机构;
3.减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻;
4.控制额定输入功率;
5.降低环境温度。

热阻与结温计算方法

热阻与结温计算方法

大功率LED的散热设计关键字:LED散热结构结温散热措施TJ散热面积关系曲线大功率允许温度正向压降大功率LED的散热设计近年来,大功率LED发展较快,在结构和性能上都有较大的改进,产量上升、价格下降;还开发出单颗功率为100W的超大功率白光LED。

与前几年相比较,在发光效率上有长足的进步。

例如,Edison公司前几年的20W白光LED,其光通量为700lm,发光效率为35lm/W。

2007年开发的100W白光LED,其光通量为6000lm,发光效率为60lm/W。

又例如,Lumiled公司最近开发的K2白光LED,与其Ⅰ、Ⅲ系列同类产品比较如表1所示。

从表中可以看出:K2白光LED在光通量、最大结温、热阻及外廓尺寸上都有较大的改进。

Cree公司新推出的XLamp XR~E冷白光LED,其最高亮度挡QS在350mA时光通量可达107~114lm。

这些性能良好的大功率LED给开发LED白光照明灯具创造了条件。

前几年,各种白光LED照明灯具主要是采用小功率Φ5白光LED来做的。

如1~5W 的灯泡、15~20W的管灯及40~60W的路灯、投射灯等。

这些灯具使用了几十到几百个Φ5白光LED,生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺寸大,并且亮度不足。

为改进上述缺点,这几年逐步采用大功率白光LED来替代Φ5白光LED来设计新型灯具。

例如,用18个2W的白光LED做成的街灯,若采用Φ5白光LED则要几百个。

另外,用一个1.25W的K2系列白光LED,可做成光通量为65lm的强光手电筒,照射距离可达几十米。

若采用Φ5白光LED来做则是不可能的。

图1 结温TJ与相对出光率关系图用大功率LED做的灯具其价格比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多,但它的节能效果及寿命比其他灯具也高的多。

如果在路灯系统及候机大厅、大型百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电大户的公共场所全部采用LED灯具,其一次性投资较高,但长期的节电效果及经济性都是值得期待的。

热阻图的含义和绘制方法

热阻图的含义和绘制方法
2.計算第二個轉折點:-0.003=(VF85℃-VF50℃)/(85℃-50℃) 推出VF85℃=2.7V
計算公式:K=(VF2-VF1)/(T2-T1)
IF=(120-100)/500*2.7=15mA
熱阻計算表格如附件:
在框內輸入熱阻測 試數據
公式自動計算出的 數據
計算出的需要的兩 個數據
1.打開Origin,在欄內輸入數據。
通過金線、銀膠、封裝膠材、支架/PCB等向外界傳導,當晶片工作產生的熱 和向外傳導的熱大致相同時,晶片表面溫度會達到一定的恆定值,這個值就 是Tj晶片表面溫度。
外界溫度越高,晶片工作的熱就越難向外傳導,這時晶片就會降低工作 電流,降低功率產生較少的熱能來維持晶片表面溫度在較低的水平。(熱阻 圖需相關介紹:
1.LED晶片通電後,有30-35%的電能通過電子-電洞直接復合產生光能,而剩 下的電能則會轉變成擾動原子振動的熱能。
2. LED半導體受熱能影響,光電性能都會有大的衰變。 溫度越高,LED的VF越低,亮度越低,波長越長,壽命也就越短。
3.熱阻是用來衡量晶片被封裝後的散熱特性的。 晶片被膠材封裝後,晶片工作產生的熱可以利用熱傳導和熱輻射的方式
這個是設置Y軸的范圍的,也就是設置 電流范圍的,在這裡修改成0-30mA
標簽換到Grid Lines,這個是用來設置圖表內的格線的。
此處打勾 表示畫出 圖表的邊 框,需要 勾選。
這裡用來設置主標簽是否要劃線。在圖中表 這裡用來設置副標簽是否要劃線。在圖中 示0、10、20、30需要拉一條黑色的直線。 表示5、15、25需要拉一條黑色的直線。
攝氏度時的VF值。 這個公式是由Tj = Ta + Rthj-a 反推出來的,另要注意:汽車市場機

mosfet热阻计算

mosfet热阻计算

mosfet热阻计算【原创版】目录一、MOSFET 热阻的概念及重要性二、MOSFET 热阻的计算方法三、MOSFET 热阻的影响因素四、如何提高 MOSFET 的热阻性能五、总结正文一、MOSFET 热阻的概念及重要性MOSFET(金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管)是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器件,用于开关、放大和调制等电路中。

在 MOSFET 工作过程中,会产生热量,而热阻则是热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小。

热阻的大小直接影响着 MOSFET 的温升,进而影响其性能和寿命。

因此,了解和计算 MOSFET 的热阻具有重要意义。

二、MOSFET 热阻的计算方法MOSFET 的热阻主要包括静态热阻和动态热阻两部分。

静态热阻是指在静态工作状态下,MOSFET 产生的热量与温升之间的比值。

动态热阻则是指在动态工作状态下,MOSFET 产生的热量与温升之间的比值。

静态热阻的计算公式为:Rjc = (Tcmax - Tj) / P,其中,Tcmax 表示壳温,Tj 表示结温,P 表示功耗。

动态热阻的计算公式为:Rjc = ΔQ / (A * ΔT),其中,ΔQ 表示热量变化,A 表示 MOSFET 的表面积,ΔT 表示温度变化。

三、MOSFET 热阻的影响因素MOSFET 的热阻受到多种因素的影响,主要包括以下几点:1.结温:结温越高,热阻越大。

因为结温越高,MOSFET 内部产生的热量越多,需要通过更大的热阻来限制温升。

2.表面温度:表面温度越高,热阻越大。

因为表面温度越高,MOSFET 与环境之间的温差越大,需要通过更大的热阻来限制热量流失。

3.功耗:功耗越大,热阻越大。

因为功耗越大,MOSFET 产生的热量越多,需要通过更大的热阻来限制温升。

4.封装:封装形式不同,热阻也会有所不同。

例如,相同功率的 MOSFET,采用不同的封装形式,其热阻值可能有很大差异。

《大功率LED结温与热阻测量研究》范文

《大功率LED结温与热阻测量研究》范文

《大功率LED结温与热阻测量研究》篇一一、引言随着LED(发光二极管)技术的不断发展和广泛应用,大功率LED成为了许多现代照明设备的主要光源。

然而,随着LED 的功率增大,其产生的热量也随之增加,对LED的结温与热阻的准确测量显得尤为重要。

本篇论文将深入探讨大功率LED的结温与热阻的测量方法及其重要性。

二、大功率LED结温与热阻的重要性结温与热阻是评价大功率LED性能的重要参数。

结温反映了LED芯片内部的温度,而热阻则描述了LED在产生热量时,热量从芯片传导到外部环境所遇到的阻力。

准确的结温和热阻数据对于优化LED的设计、提高其可靠性、延长使用寿命以及减少热失效具有重要意义。

三、大功率LED结温的测量方法1. 电学测量法:通过测量LED的正向电压和反向电流的变化,可以间接推算出结温。

这种方法简单易行,但只能得到粗略的结温值。

2. 光色测量法:通过测量LED的光通量、色度等参数的变化,可以推算出结温。

这种方法精度较高,但需要专业的设备和技术。

3. 热像仪测量法:利用红外热像仪直接测量LED表面的温度分布,从而推算出结温。

这种方法精度高,但成本较高。

四、大功率LED热阻的测量方法1. 稳态法:通过在特定条件下测量LED的温升,以及其内部的热阻抗,从而推算出热阻。

这种方法简单易行,但需要较长的测量时间。

2. 瞬态法:利用热脉冲法等瞬态测量技术,通过分析LED在脉冲期间的温度变化,快速得出热阻值。

这种方法测量速度快,但需要较高的技术要求。

五、实验设计与实施本实验采用光色测量法和瞬态法对大功率LED的结温和热阻进行测量。

首先,利用专业设备对LED的光通量、色度等参数进行测量,推算出结温;然后,利用瞬态法对LED施加短时间的高温脉冲,分析其温度变化,得出热阻值。

实验过程中,严格控制环境条件,保证实验数据的准确性。

六、结果与讨论通过实验,我们得到了大功率LED的结温和热阻的准确数据。

我们发现,随着LED功率的增加,其结温和热阻也随之增加。

热阻演示讲稿ppt课件

热阻演示讲稿ppt课件

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瞬态加热响应原理 ——阶跃脉 冲响应原理
• 借鉴电路分析技术中的RC响应原理, 对于串联的多阶RC电路,其阶跃响应 表现出由电阻电容值决定的多个时间 常数的特性。而每一阶电阻的阻值则 可以由对应时间常数的阶跃电压幅值 确定。
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• 这种思想应用于半导体器件热分析, 则可以表述为封装的半导体器件可以 看作由芯片、焊料、管壳等成份组成 的串联热阻、热容网络,器件的结-壳 热阻为热传导路径上各成份热阻之和, 器件的瞬态加热响应曲线是各成份热 阻、热容共同作用的结果。
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热阻的定义
• 热阻定义为沿器件热流通道上的温差 和通道上的热耗功率之比。
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主要内容
• • • • • • • • 热阻的定义 热阻的表达式 稳态热阻 瞬态热阻 瞬态温度响应曲线 结构函数 Foster and Cauer 网络 结构函数工作流程
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热阻的表达式
• 根据JEDEC标准NO.51-1 (固态技术协会-微 电子产业的领导标准机构 ) ,半导体器件 的热阻定义如下式 :
• 热阻的单位为摄氏度每瓦(℃/W)或 开尔文每瓦(K/W)。
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主要内容
• • • • • • • • 热阻的定义 热阻的表达式 稳态热阻 瞬态热阻 瞬态温度响应曲线 结构函数 Foster and Cauer 网络 结构函数工作流程
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瞬态热阻
• 许多半导体器件是在脉冲功率条件下 工作的,显然器件的工作结温升与脉 冲宽度及占空比有关,因此在很多场 合下需要了解器件与施加功率时间相 关的热特性。瞬态热阻表达式为:
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稳态热阻
TJ TR T R PH PH
• TJ为器件在稳态工作时的结温;TR为参 考温度;PH为以热的形式耗散在器件上 的功率。其中TJ - TR为结温与参考温 度的差值,通常被称为结温升ΔT。

热阻与温度计算2011.05.04

热阻与温度计算2011.05.04
EMP8 EMP14 EMP8-E2 EMP16-E2 DMP8 DMP14 DMP16 DMP20 DMP24 SDMP30 HSOP82) SOP22 SOP28 SOP40 SOT891)2) TO2521)2) PCSP12-C3 PCSP20-CC PCSP20-E3 PCSP24-ED PCSP32-F7 PCSP32-G32) PCSP32-GD2)1175ຫໍສະໝຸດ 1795017
1425
6
1535
17
905
17
1110
17
1110
17
1110
17
1250
17
1250
17
1175
5
1815
10
1815
Tj:150℃ Pd
(mW) 435 420 860 830 1135 1315 1920 1665 1470 1190 1785 1920 1135 1385 1385 1385 1560 1560 1470 2270 2270
ΔVF = VF 0 − VFSS
[Ψjt 计算公式]
ψjt = (ΔTj + Ta) − TC1 = (K × ΔVF + Ta) − TC1 [℃/W]
VH × IH
VH × IH
ΔVF = VF 0 − VFSS
[用语说明]
VH:加在 TEG 芯片内部电阻的电压 IH:稳定时在 TEG 芯片内部电阻流动的电流
■定义
半导体封装的热阻是指器件在消耗了1[W]功率时以产生的元件和封装 表面或者周围的温度差用以下公式进行计算的。
Tc1
Tj
θja = Tj − Ta Pd
Ta
θca θja ψjt

热阻概念解析

热阻概念解析

热阻概念解析热阻是物理学中一个关键的概念,用于描述物体或系统对热量传递的阻碍程度。

在这篇文章中,我将深入探讨热阻的背景和原理,解析其在不同领域中的应用,并分享我的观点和理解。

热阻的概念最早由欧姆在1827年提出,用于描述热量通过固体物质时的阻碍情况。

热阻的单位是温度单位上的热阻(K/W),表示单位面积上的热流通过单位温差所受到的阻碍。

热阻可以被理解为热传导的反义词,它描述了热量传递的困难程度,即固体材料或系统对热量流动的限制能力。

热阻在许多领域中都有广泛的应用,特别是在热工学、电子学和材料科学领域。

在热工学中,热阻是评估材料或建筑结构的隔热性能的重要参数。

隔热材料的热阻越大,其隔热性能越好,有效地减少了热量的散失和流失。

在电子学中,热阻是评估散热器、导热材料和电子元件的散热能力的重要指标。

较低的热阻意味着更好的散热性能,可以有效地避免设备过热而导致故障。

在材料科学领域,热阻常被用来评估不同材料的导热性能,对于热传导材料的选择和设计具有重要指导意义。

要理解热阻的原理,我们需要考虑热传导机制。

热传导是物体内部热量传递的过程,可以通过三种基本机制实现:热传导、对流和辐射。

热传导通过物质的分子振动和碰撞来传递热量,通常在固体中起主要作用。

对流是通过流体介质的传热过程,包括天然对流和强制对流两种形式。

辐射是通过电磁辐射传递热量,不需要介质的存在,不受传热介质的物理特性影响。

热阻与这三种传热机制相关联,通过物质的热导率、传热面积、厚度和传热界面的接触阻力来描述。

热导率是物质传导热量的能力,表征了物质对热能的传递能力。

传热面积和厚度决定了热量通过物体的距离和传热表面积,是热传导过程的关键参数。

传热界面的接触阻力描述了两个物体表面接触时由于不平整度而导致的传热阻碍效应。

对于热阻的深入理解有助于我们在实际问题中做出合理的决策。

在建筑工程中,优化隔热材料的选择和设计可以降低能源消耗,提高建筑的节能性能。

在电子设备中,合理设计散热系统可以避免设备过热,延长其寿命,提高系统的可靠性和稳定性。

服装热阻的定义

服装热阻的定义

服装热阻的定义嘿,朋友们!今天咱来聊聊一个挺有意思的事儿,服装热阻。

你说这服装热阻像啥呢?咱就打个比方,它就好比是你冬天裹着的那床厚棉被,能帮你挡住外面的寒冷,让你在被窝里暖呼呼的。

只不过呢,这服装热阻是针对你身上穿的衣服啦!咱平常穿衣服,不就是为了保暖或者凉快嘛。

这服装热阻啊,就是衡量衣服保暖性能的一个指标呢。

你想想看,大冬天的,你穿个薄薄的单衣出去,那肯定冻得直哆嗦呀,这时候这单衣的热阻就很小,挡不住多少寒冷。

可要是你穿上厚厚的羽绒服,哎呀,那感觉就完全不一样了,暖烘烘的,这羽绒服的热阻可就大多啦!那有人可能就问了,这热阻到底咋算出来的呀?嘿嘿,其实就是通过一些科学的方法和测试啦。

科学家们会用各种仪器去测量,看看衣服能阻挡多少热量的传递。

这可不像咱平时随便猜猜就行的哦!你再想想,要是咱去很冷的地方玩,是不是就得选热阻大的衣服呀?不然那不就冻惨啦!而且不同的衣服材质,热阻也不一样呢。

像羊毛的、羽绒的,一般热阻就比较大,穿着就暖和。

而那些薄薄的丝绸啥的,热阻就小一些咯。

这服装热阻还和咱的活动有关系呢!你要是在那一直运动,身体会发热呀,这时候可能就不需要那么大热阻的衣服了,不然会热得难受。

但要是你就静静坐着,那可得穿厚点,热阻大的衣服才能让你不冷呀。

咱平时买衣服的时候,也可以留意一下这个热阻的数值嘛。

虽然可能咱不是专业的,但多了解点总没坏处呀!这样就能根据不同的情况,选到最合适的衣服啦。

所以说呀,这服装热阻可真是个挺重要的东西呢!咱可得重视起来,别到时候穿错了衣服,要么冷得要命,要么热得抓狂。

咱得让自己穿得舒舒服服的,对不对?别小看这小小的服装热阻,它能给咱的生活带来大大的不同呢!怎么样,现在对服装热阻是不是有了更清楚的认识啦?。

结到环境的热阻

结到环境的热阻

结到环境的热阻一、什么是热阻热阻是一种物理概念,用于描述热量传导过程中的阻力。

它反映了物质对热量传导的阻碍程度。

热阻的大小决定了热量传导的速度和效率。

在一般情况下,热阻与物质的热导率和几何形状有关。

二、热阻的计算方法为了准确计算热阻,需要考虑材料的热导率、厚度和面积等因素。

热阻的计算公式如下所示:R=L λ⋅A其中,R表示热阻,L表示热传导长度,λ表示材料的热导率,A表示传热面积。

三、结对环境的热阻结对环境的热阻是指热量通过物体表面与环境之间的传导过程中的阻力。

它是在实际应用中常常需要考虑的热阻之一。

结对环境的热阻可以通过以下几个方面来影响热传导:3.1 表面的热导物体表面的热导是指热量在物体表面的传导能力。

一般来说,表面平整、材料导热性好的物体其表面热导也较高。

3.1.1 物体表面的材料导热性物体表面的材料导热性对热量传导起着关键作用。

导热性高的材料能够更快地传导热量,从而减小热阻。

3.1.2 表面的几何形状物体表面的凹凸程度、表面积和形状都会影响热量传导。

例如,一个凹凸不平的表面与外界的接触面积较小,热量传导阻力较大。

3.2 界面接触热阻物体表面与环境之间的接触热阻是热量传导过程中不可避免的。

它是由于接触面间的间隙、表面不平整度等因素导致的,会阻碍热量的传导。

3.2.1 接触面的材料性质接触面的材料性质直接影响着界面接触热阻的大小。

如果物体表面与环境接触面的材料导热性能接近,接触热阻就会较小,热量传导效率较高。

3.2.2 接触面的接触程度接触程度越高,热量传导效果就越好。

而如果接触面有一定的间隙,就会产生一个额外的接触热阻,导致传热效率降低。

3.3 对流换热阻对流换热是指热量在流体介质中传递的过程。

流体的流速、流体性质以及物体表面与流体的接触情况都会影响对流换热阻。

3.3.1 流体的流速流体的流速越大,对流换热阻就越小。

这是因为流速的增加会带走更多的热量,促进热量的传导。

3.3.2 流体的性质流体的性质对对流换热也有重要影响。

LED结温热阻计算方法详解

LED结温热阻计算方法详解

LED结温热阻计算方法详解.Ta: 环境温度Rsa:铝基散热装置的热阻、散热器与环境间的热阻Ts: 散热装置的温度. Rms:铝基板到铝散热装置的热阻Tm: 铝基板的温度. Rcm:引脚到铝基板的热阻Tc: 引脚的温度. Rjc:PN结到引脚的热阻、结壳间的热阻Rja:PN结点到环境的热阻 Tj:晶体管的结温、芯片PN结最大能承受之温度( 100-130℃)P表示功耗 Rcs表示晶体管外壳与散热器间的热阻,L50: LED光源亮度降至50%的寿命L70: LED光源亮度降至70%的寿命结温计算的过程:1.热阻与温度、功耗之间的关系为: Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)=Tj-P*Rja,2.当功率晶体管的散热片足够大而且接触足够良好时,壳温Tc=Ta晶体管外壳与环境间的热阻Rca=Rcs+Rsa=0。

此时Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)演化成公式Ta=Tc=Tj-P*Rjc。

厂家规格书一般会给出,最大允许功耗Pcm、Rjc及(或) Rja等参数。

一般Pcm 是指在Tc=25℃或Ta=25℃时的最大允许功耗。

当使用温度大于25℃时,会有一个降额指标。

3.以ON公司的为例三级管2N5551举个实例:1)2N5551规格书中给出壳温Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W,Rjc是83.3度/W。

2)代入公式Tc=Tj- P*Rjc有:25=Tj-1.5*83.3可以从中推出最大允许结温Tj为150度。

一般芯片最大允许结温是确定的。

所以,2N5551的允许壳温与允许功耗之间的关系为:Tc=150-P*83.3。

3)比如,假设管子的功耗为1W,那么,允许的壳温Tc=150-1*83.3=66.7度。

4)注意,此管子Tc =25℃时的最大允许功耗是1.5W,如果壳温高于25℃,功率就要降额使用。

规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度)。

5)我们可以用公式来验证这个结论。

假设壳温为Tc,那么,功率降额为0.012*(Tc-25)。

电压法LED结温及热阻测试原理分析

电压法LED结温及热阻测试原理分析

电压法LED结温及热阻测试原理分析发布日期:2010-08-01 来源:关键字:近年来,由于功率型LED 光效提高和价格下降使LED 应用于照明领域数量迅猛增长,从各种景观照明、户外照明到普通家庭照明,应用日益广泛。

LED 应用于照明除了节能外,长寿命也是其十分重要的优势。

目前由于LED 热性能原因,LED 及其灯具不能达到理想的使用寿命;LED 在工作状态时的结温直接关系到其寿命和光效;热阻则直接影响LED 在同等使用条件下 LED 的结温;LED 灯具的导热系统设计是否合理也直接影响灯具的寿命。

因此功率型 LED 及其灯具的热性能测试 ,对于 LED 的生产和应用研发都有十分直接的意义。

以下将简述LED 及其灯具的主要热性能指标,电压温度系数K、结温和热阻的测试原理、测试设备、测试内容和测试方法,以供LED 研发、生产和应用企业参考。

一、电压法测量 LED 结温的原理LED 热性能的测试首先要测试 LED 的结温,即工作状态下 LED 的芯片的温度。

关于LED 芯片温度的测试,理论上有多种方法,如红外光谱法、波长分析法和电压法等等。

目前实际使用的是电压法。

1995 年 12 月电子工业联合会/电子工程设计发展联合会议发布的> 标准对于电压法测量半导体结温的原理、方法和要求等都作了详细规范。

电压法测量LED 结温的主要思想是:特定电流下 LED 的正向压降 Vf 与 LED 芯片的温度成线性关系,所以只要测试到两个以上温度点的Vf 值,就可以确定该 LED 电压与温度的关系斜率,即电压温度系数 K 值,单位是mV/°C 。

K 值可由公式K=ㄓVf/ㄓTj 求得。

K 值有了,就可以通过测量实时的 Vf 值,计算出芯片的温度(结温)Tj 。

为了减小电压测量带来的误差,> 标准规定测量系数 K 时,两个温度点温差应该大于等于50 度。

对于用电压法测量结温的仪器有几个基本的要求:A、电压法测量结温的基础是特定的测试电流下的 Vf 测量,而 LED 芯片由于温度变化带来的电压变化是毫伏级的,所以要求测试仪器对电压测量的稳定度必须足够高,连续测量的波动幅度应小于1mV 。

LED内部热阻的定义及其对商品结温的影响

LED内部热阻的定义及其对商品结温的影响

LED内部热阻的定义及其对商品结温的影响尽管LED与传统照明相比具有卓越的功效,但LED仍然很热。

由于过热是导致不希望的影响的原因,例如色度偏移或更糟,灾难性故障,热管理是固态照明(SSL)设计的重要方面。

对于一组给定的工作条件,LED的内部热阻主要决定器件的热度以及达到峰值温度的速度。

更大的内部热阻导致更快的温升和更高的峰值温度。

热管理的重要性LED中的主要热源来自构成器件的p型和n型半导体材料之间的结。

该热量是结点处或附近的电子和空穴复合的副产物。

理想地,重组导致光子离开LED并有助于整体照明,但是通常光子在模具中被重新吸收,从而产生热量。

在器件工作时发生的LED晶格的微小振动也会升高温度。

尽管LED与传统光源相比具有很高的功效,但应用于该设备的约70%至80%的电能仍然转换为热而不是光。

因为LED结很小,所以能量很小密度高,温度迅速上升。

现代芯片的结温(TJ)升至100 o C及以上并不罕见,尽管现代LED比旧设备更坚固,但在高温下长时间操作是不希望的。

限制结温可降低色度漂移并延长寿命。

对于给定的一组操作条件(例如正向电压/电流,照明灯具中LED阵列的密度和典型的环境温度)工程师可以计算LED的结温,并设计一个热管理系统,从芯片中提取热量并将其安全地散发到周围环境中。

现代芯片设计有导电热路径,将热量从结点引导至“焊点”。

焊点是LED接触PCB的部分,通常连接到PCB的散热层。

PCB和/或独立散热器。

图1 :现代LED设计用于将热量传导到焊点,然后传导到周围的环境t通过PCB。

(由美国能源部提供)LED制造商热衷于帮助客户克服热管理挑战。

图2(a)和(b)显示了欧司朗的TOPLED 和DRAGON LED系列设计的路径如何将热量传导到焊点。

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结温(j u n c t i o n t e m p e r a t u r e)结温(junction temperature)是处于电子设备中实际半导体芯片(晶圆、裸片)的最高温度。

它通常高于外壳温度和器件表面温度。

结温可以衡量从半导体晶圆到封装器件外壳间的散热所需时间以及热阻。

2最高结温
最高结温会在器件的datasheet数据表中给出,可以用来计算在给定功耗下器件外壳至环境的热阻。

这可以用来选定合适的散热装置。

如果器件工作温度超过最高结温,器件中的晶体管就可能会被破坏,器件也随即失效,所以应采取各种途径降低工作温度或是让结温产生的热量尽快散发至环境中。

结温为:热阻×输入电力+环境温度,因此如果提高接合温度的最大额定值,即使环境温度非常高,也能正常工作。

一个芯片结温的估计值Tj,可以从下面的公式中计算出来:
Tj=Ta+( R θJA × PD )
Ta = 封装的环境温度 ( º C )
R θJA = P-N结至环境的热阻 ( º C / W )
PD = 封装的功耗 (W)
3降低结温的途径
1、减少器件本身的热阻;
2、良好的二次散热机构;
3、减少器件与二次散热机构安装介面之间的热阻;
4、控制额定输入功率;
5、降低环境温度;
热阻thermal resistance
热量在热流路径上遇到的阻力,反映介质或介质间的传热能力的大小,表明了 1W热量所引起的温升大小,单位为℃/W或K/W。

用热功耗乘以热阻,即可获得该传热路径上的温升。

可以用一个简单的类比来解释热阻的意义,换热量相当于电流,温差相当于电压,则热阻相当于电阻。

热阻Rja:芯片的热源结(junction)到周围冷却空气(ambient)的总热阻,乘以其发热量即获得器件温升。

热阻Rjc:芯片的热源结到封装外壳间的热阻,乘以发热量即获得结与壳的温差。

热阻Rjb:芯片的结与PCB板间的热阻,乘以通过单板导热的散热量即获得结与单板间的温差。

热阻公式
一般,热阻公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的,否则还应该写成 Tcmax =Tj -
P*(Rjc+Rcs+Rsa). Rjc表示芯片内部至外壳的热阻,Rcs表示外壳至散热片的热阻,Rsa表示散热片的热阻,没有散热片时,Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca)。

Rca表示外壳至空气的热阻.一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似。

厂家规格书一般会给出Rjc,P等参数。

一般P是在25度时的功耗.当温度大于25度时,会有一个降额指标。

实例
举个实例:一、三级管2N5551 规格书中给出25度(Tc)时的功率是(P),Rjc是℃/W。

此代入公式有:25=*,可以从中推出Tj为150度。

芯片最高温度一般是不变的。

所以有Tc=150-Ptc*,其中Ptc表示温度为Tc时的功耗.假设管子的功耗为1W,那么,Tc=150-1*=度。

注意,此管子25度(Tc)时的功率是,如果壳温高于25度,功率就要降额使用.规格书中给出的降额为12mW/度(度)。

我们可以用公式来验证这个结论.假设温度为Tc,那么,功率降额为*(Tc-25)。

则此时最大总功耗为)。

把此时的条件代入公式得出:Tc=150-())×,公式成立. 一般情况下没办法测Tj,可以经过测Tc的方法来估算Ttj,公式变为: Tj=Tc+P*Rjc。

同样以2N5551为例.假设实际使用功率为,测得壳温为60度,那么:
Tj=60+*=此时已经超出了管子的最高结温150度了!按照降额度的原则,60度时的降额为(60-25)×=,也就是说,壳温60度时功率必须小于,否则超出最高结温.假设规格书没有给出Rjc的值,可以如此计算: Rjc=(Tj-Tc)/P,如果也没有给出Tj数据,那么一般硅管的Tj最大为150至175度.同样以2N5551为例。

知道25度时的功率为,假设Tj为150,那么代入上面的公式:Rjc=(150-25)/= 如果Tj取175度则 Rjc=(175-25)/= 所以这个器件的Rjc在至之间.如果厂家没有给出25度时的功率.那么可以自己加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时,再把数据代入:
Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P 有给Tj最好,没有时,一般硅管的Tj取150度。

补充说明
我还要作一下补充说明。

可以把半导体器件分为大功率器件和小功率器件。

1、大功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率,散热器足够大时且散热良好时,可以认为其表面到环境之间的热阻为0,所以理想状态时壳温即等于环境温度.功率器件由于采用了特殊的工艺,所以其最高允许结温有的可以达到175度。

但是为了保险起见,一律可以按150度来计算.适用公式:Tc =Tj - P*Rjc.设计时,Tj最大值为150,Rjc已知,假设环境温度也确定,根据壳温即等于环境温度,那么此时允许的P也就随之确定.
2、小功率半导体器件,比如小晶体管,IC,一般使用时是不带散热器的。

所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了。

一般厂家规格书中会给出Rja,即结到环境之间的热阻.(Rja=Rjc+Rca)。

同样以三级管2N5551为例,其最大使用功率是在其壳温25度时取得的.假设此时环境温度恰好是25度,又要消耗的功率,还要保证可温也是25度,唯一的可能就是它得到足够良好的散热!但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管,是不可能带散热器使用的。

所以此时,小功率半导体器件要用到的公式是: Tc =Tj - P*Rja。

Rja:结到环境之间的热阻.一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数。

2N5551的Rja厂家给的值是200度/W。

已知其最高结温是150度,那么其壳温为25度时,允许的功耗可以把上述数据代入Tc =Tj - P*Rja 得到 25=150-P*200,得到P=。

事实上,规格书中就是.因为2N5551不会加散热器使用,所以我们平常说的2N5551的功率是而不是!还有要注意,SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘(有一定的散热功能)上时测得的。

3、另外告诉大家一个窍门,其实一般规格书中的最大允许储存温度其实也是最大允许结温。

最大允许操作温度其实也就是最大允许壳温.最大允许
储存温度时,功率P当然为0,所以公式变为Tcmax =Tjmax - 0*Rjc,即Tcmax =Tjmax。

是不是很神奇!最大允许操作温度,一般民用级(商业级)为70度,工业级的为80度.普通产品用的都是民用级的器件,工业级的一般贵很多。

热路的计算,只要抓住这个原则就可以了:从芯片内部开始算起,任何两点间的温差,都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻.这有点像欧姆定律。

任何两点之间的压降,都等于电流乘以这两点间的电阻。

不过要注意,热量在传导过程中,任何介质,以及任何介质之间,都有热阻的存在,当然热阻小时可以忽略.比如散热器面积足够大时,其与环境温度接近,这时就可以认为热阻为0.如果器件本身的热量就造成了周围环境温度上升,说明其散热片(有散热片的话)或外壳与环境之间的热阻比较大!这时,最简单的方法就是直接用Tc =Tj - P*Rjc来计算.其中Tc为壳温,Rjc为结壳之间的热阻.如果你Tc换成散热片(有散热片的话)表面温度,那么公式中的热阻还必须是结壳之间的加上壳与散热器之间的在加散热器本身的热阻!另外,如果你的温度点是以环境来取点,那么,想想这中间包含了还有哪些热路吧。

比如,散热片与测试腔体内空气之间的热阻,腔体内空气与腔体外空气间的热阻.这样就比较难算了。

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