LED结温学习报告分析

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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结温精密测量及相关因素分析

LED结温精密测量及相关因素分析
要 一定 的加 热 时间 。
关键 词 : L E D; 结 温测 量 ;测量 电流 ; 加 热 电流 ; 加热时间; 调 制
中图分 类号 : TN 3 0 7 文献标 识 码 :A d o i :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 5 — 5 6 3 0 . 2 0 1 3 . 0 3 . 0 0 2
me a s u r e me n t f a c t o r s ,i . e . me a s u r i n g c u r r e n t ,h e a t i n g c u r r e n t ,h e a t i n g t i me ,w a s a n a l y z e d i n t h e LE D i u n c t i o n t e mp e r a t u r e p r e c i s i o n me a s u r e me n t . Th e s ma l 1 c u r r e n t K- f a c t o r me t h o d i S
J I ANG Y i c h e n g, Z HUTe n g f e i ,S HEN Y u e q i a n g,C AI Y i , Z HANG J u n
( Ha n g z h o u I n s t i t u t e o f T e s t a n d C a l i b r a t i o n f o r Qu a l i t y a n d T e c h n o l o g y S u p e r v i s i o n, Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 9 , C h i n a )
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led结温影响

led结温影响

led结温影响? 设为首页 ? | ? 加入收藏 ? | ? 网站地图 ? 首页 ? ? ? ? ? ?协会概况协会活动培训信息资质认证会员中心信息反馈您现在的位置:上海半导体照明工程技术协会>> 热点新闻>> 技术交流>>正文内容影响LED灯具结温因素的分析来源:上海合复新材料科技有限公司发布时间:2021年03月23日LED照明具有节能、环保、工作寿命长等特点,因而发展非常迅猛,发展潜力巨大。

然而半导体照明(LED)虽然比白炽灯消耗的能量低很多,但目前LED芯片在工作时光电转化率仍然不高,只有20%-30%左右,大部分能量都转换为热能;另外,驱动电源在工作中也会产生一定的热量。

通电以后,电源和LED芯片开始工作,不断产生热量,产生的热量首先传导给散热器,再由散热器将热量导出,然后通过散热器外表面通过自然对流和辐射等方式散发到环境中。

最初,产生的热量大于散出的热量,LED的结温会不断升高,经过一段时间(约1-2小时),产热、散热达到平衡,LED的结温基本保持不变。

如果LED的结温过高,会造成LED发生不可逆光衰,其寿命会降低甚至失效。

那么,影响LED 芯片结温的因素究竟有那些呢?首先LED灯具结温可由热阻公式R总=(Tj-T环)/W产推知:Tj=R总*W产+T环(式中Tj――LED结温,R总――LED芯片到环境的总热阻,W产――总的产热功率,T环――环境温度)。

从以上公式可以看出,影响LED结温的因素主要是产热、散热(热阻)和环境温度,具体地说,就是对于一个LED灯具,整体的产热功率越大、散热效果越差、环境温度越高,LED芯片的结温越高;反之,芯片的结温越低。

下面我们分别就产热、散热和环境温度对LED结温的影响加以分析。

1.产热对LED结温的影响图1 LED灯具工作示意图首先我们分析一下LED灯具的构成,一般一个直流LED灯具主要包括灯罩,灯板(包括铝基板和灯珠),散热器,驱动电源、接口等,如图1示。

LED的结温与原因分析

LED的结温与原因分析

LED的结温与原因分析1、什么是LED的结温?LED的基本结构是一个半导体的P—N结。

实验指出,当电流流过LED元件时,P—N结的温度将上升,严格意义上说,就把P—N结区的温度定义为LED的结温。

通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。

2、.产生LED结温的原因有哪些?在LED工作时,可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升:a、元件不良的电极结构,视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值,这些电阻相互垒加,构成LED元件的串联电阻。

当电流流过P—N结时,同时也会流过这些电阻,从而产生焦耳热,引致芯片温度或结温的升高。

b、由于P—N结不可能极端完美,元件的注人效率不会达到100%,也即是说,在LED工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外,N区也会向P区注人电荷(电子),一般情况下,后一类的电荷注人不会产生光电效应,而以发热的形式消耗掉了。

即使有用的那部分注入电荷,也不会全部变成光,有一部分与结区的杂质或缺陷相结合,最终也会变成热。

c、实践证明,出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。

目前,先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能,然而由于LED芯片材料与周围介质相比,具有大得多的折射系数,致使芯片内部产生的极大部分光子(>90%)无法顺利地溢出介面,而在芯片与介质介面产生全反射,返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收,并以晶格振动的形式变成热,促使结温升高。

d、显然,LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。

散热能力强时,结温下降,反之,散热能力差时结温将上升。

由于环氧胶是低热导材料,因此P—N结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去,大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层,PCB与热沉向下发散。

显然,相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。

一个普通型的LED,从P—N 结区到环境温度的总热阻在300到600℃/w之间,对于一个具有良好结构的功率型LED元件,其总热阻约为15到30℃/w。

温度对LED的影响分析(很好的led学习资料)

温度对LED的影响分析(很好的led学习资料)

温度对LED的影响分析led(Light Emitting Diode:发光二极管)作为第四代光源,因其节能、环保、长寿命等优点极具发展前景。

但因为LED对温度极为敏感,结温升高会影响LED的寿命、光效、光色(波长)、色温、光形(配光)以及正向电压、最大注入电流、光度、色度、电气参数以及可靠性等。

本文详细分析了温度升高对LED各光电参数及可靠性的影响,以利于LED芯片和LED 照明产品的设计开发。

一、温度过高会对LED造成永久性破坏(1)LED工作温度超过芯片的承载温度将会使LED的发光效率快速降低,产生明显的光衰,并造成损坏;(2)LED多以透明环氧树脂封装,若结温超过固相转变温度(通常为125℃),封装材料会向橡胶状转变并且热膨胀系数骤升,从而导致LED开路和失效。

二、温度升高会缩短LED的寿命LED的寿命表现为它的光衰,也就是时间长了,亮度就越来越低,直到最后熄灭。

通常定义LED光通量衰减30%的时间为其寿命。

通常造成LED光衰的原因有以下几方面:(1)LED芯片材料内存在的缺陷在较高温度时会快速增殖、繁衍,直至侵入发光区,形成大量的非辐射复合中心,严重降低LED的发光效率。

另外,在高温条件下,材料内的微缺陷及来自界面与电板的快扩杂质也会引入发光区,形成大量的深能级,同样会加速LED器件的光衰[1]。

(2)高温时透明环氧树脂会变性、发黄,影响其透光性能,工作温度越高这种过程将进行得越快,这是LED光衰的又一个主要原因。

(3)荧光粉的光衰也是影响LED光衰的一个主要原因,因为荧光粉在高温下的衰减十分严重。

所以,高温是造成LED光衰,缩短LED寿命的主要根源。

不同品牌LED的光衰是不同的,通常LED厂家会给出一套标准的光衰曲线。

例如Philips Lumiled公司的Luxeon K2的光衰曲线如图1所示,当结温从115℃提高到135℃,其寿命就会从50,000小时缩短到20,000小时。

图1Lumiled Luxeon K2的光衰曲线高温导致的LED光通量衰减是不可恢复的,LED没有发生不可恢复的光衰减前的光通量,称为LED的“初始光通量”。

led热阻实验报告

led热阻实验报告

led热阻实验报告
LED结温及热阻的测量:
LED的PN结结温是影响LED光通量和寿命的主要因素,本文用电压法对直插LED,食人鱼LED和大功率LED的结温和热阻进行了实验研究。

在测量LED结温的同时,研究它的光谱变化,色光LED 峰值波长的偏移与其结温存在线性关系,白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)的变化与结温也存在线性的关系。

因此,采用非接触式可间接测取LED的结温。

测量原理:
LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素,测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到。

实验原理被测LED置于积分球内,积分球放在恒温箱的中间,积分球内的光经石英光纤导入SSP3112快速光谱分析仪,可以快速测取LED的峰值波长或W/B比率。

将热电偶与LED管脚紧密接触,用测温仪读取不同加热电流和不回环境温度下的管脚温度。

恒温箱的温度范围为0℃-150℃,精度1℃。

PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR),并测量IF和IFR下的VF 和VFR。

热是从温度高处向温度低处散热。

大功率LED主要的散热路径是;管芯一散热垫一印制板敷铜层→印制板→环境空气。

若LED的结温为TJ,环境空气的温度为TA散热垫底部的温度为Tc(TJ>Tc>TA。

在热的传导过程中,各种材料的导热性能不同,即有不同的热阻。

若管芯传导到散热垫底面的热阻为RIC(LED的热阻)、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCBPCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热RJA与各热阻关系为:RJARJC+RCB+RBA各热阻的单位是℃/W。

大功率LED结温研究(图文)

大功率LED结温研究(图文)

大功率LED的散热设计(图)余姚市华恩光电有限公司 2011.04.20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 X R~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。

目前主要采用1~3W大功率白光LED作照明灯,因为其发光效率高、价格低、应用灵活。

LED光衰结温关系测试报告

LED光衰结温关系测试报告

LED Package Measurement Report _Sample3Mechanical Analysis Division- 2 - 1 测试概要admin@ 400-080-14802 测试环境3 温度系数(K-factor)的测试在LED Package_Sample3的底部涂上Grease,放在TeraLED的热沉上,控制环境温度。

admin@ 400-080-1480- 4 -3.3 软件设置 (仅供参考)设置温度的范围在设置中选择K-factor 校准设置温度稳定时间admin@ 400-080-14804 瞬态热测试Isense测试电流源Idrive驱动电流源- 6 -admin@ 400-080-14801)在LED Package_Sample3通过350mA驱动电流加热,使之达到热平衡。

2)在LED Package_Sample3达到热平衡之后,瞬间从大电流350mA切换到测试小电流5mA 电流测量LED Package_Sample3冷却过程中的瞬态热变化。

- 8 - 4.3 瞬态热测试参数4.4 瞬态热测试结果根据JESD51-14规范对初期Noise 做适当修正。

最早的有效数据从微秒级开始,有效数据开始点越早,能看到的Package 中散热结构越多,结构分析能力越强。

1us 的采样间隔,提供超高采样密度。

采样密度越高,把握的瞬态热变化细节越多,结构分析结果更准确,可重复性更好。

直接确认热饱和时的结温为48.97℃admin@ 400-080-14805 结构函数T3Ster-Master 软件将瞬态热测试结果通过数学手段转换成结构函数,帮助分析散热结构。

结构函数反映了从发热源(原点)到环境(最后直线向上部分)的热流路径上的所有热容与热阻分布。

根据结构函数上斜率(热容与热阻的比值)变化,可以区分出代表不同材料的段。

用直观的方式,帮助分析散热路径上不同材料的热阻与热容。

LED结温与热阻测量方法的研究

LED结温与热阻测量方法的研究

LED结温与热阻测量方法的研究发光二极管(LED)因其环保、寿命长和高的能量转换效率而广泛应用于照明、LCD背光、显示、紫外固化、消毒杀菌等方面。

LED特别是大功率LED存在严重的热问题。

热量的累积将导致LED结温上升,使得LED器件出现发光偏色、内部量子效率和发光效率下降、寿命缩短等一系列可靠性问题。

LED结温测量数据的精准性对热阻的计算、热界面材料热性能的评估等LED热特性的分析至关重要。

LED结温的测量通常是采用正向电压法,测量过程中,需要将电流从较大的工作电流切换到很小的测试电流,电流切换导致测量延迟问题,降低了LED结温和热阻分析的准确性。

针对上述常规LED结温测量所存在的问题,我们在之前的相关研究工作中提出了一种包含传感单元的LED结构。

本论文在基于集成传感单元的LED结温测量基础上,进一步研究了测量过程中影响其数据精准性的两个问题,即开始降温瞬间表观温度异常上升和连续性重复测量过程中唯有第一次测量与后续测量的数据存在偏差的问题,创新性地提出了迅速拉低偏压法。

该方法较好地缓解了上述两个问题,提高了LED结温测量的精确度。

此外,本文从光生载流子和材料缺陷能级的角度,对这两个导致测量不准确的问题进行了理论分析和解释。

本论文主要的研究内容和结论总结如下:1.发现基于集成传感单元结构的LED结温测量实验依然存在两个问题:测量初始期间存在表观温度异常上升现象和连续性重复测量间存在偏差。

2.创新性地提出了迅速拉低偏压法,应用于集成传感单元结构的LED结温测量实验中,较好地缓解上述两个问题对实验结果的影响。

3.通过LabVIEW编程对KeySight B2902A数字源表进行控制,将迅速拉低偏压法应用于常规LED的结温测量,实现了结温的高精准测量。

4.对上述两个导致测量不准确的问题所包含的物理过程进行了理论分析与初步的计算验证:LED热阻测量实验中的点亮阶段,激发并累积了大量的光生载流子,光照停止的瞬间,累积的光生载流子并不会瞬间地消失。

LED芯片结温测试与热成像技术分析

LED芯片结温测试与热成像技术分析

高 新 技 术4科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N当今时代,能源问题极其重要。

在照明领域内,发光二极管(light emitting diodes,LED)以其效率高、寿命长、节能等特点,成为新一代照明产品。

L E D 的光学性能和电性能与L E D 内部P -N 结的温度(即L E D 结温)有着密切的内在联系。

当LED正常工作时,结温逐渐增高,使得LED器件流子的复合效率降低,出射光子必然减弱,导致LED 输出光及照明品质的下降。

因此研究可靠、快速地测量LE D结温的方法成为光电照明工程研究的热点。

[1~2]LED结温测量的方法有多种,其中电学参数测量法是常用的一种。

本文首先运用此方法,以1W单颗LED(6500K冷白光)为研究对象,分析测试结温与加热电流的关系。

此外,采用基于红外测温原理的红外热成像技术,在不破坏LED结构、非接触的前提下测试并获取LE D温度峰值点和温度图像,分析LE D红外热成像技术与电学参数测量结温这两种测试方法之间是否具有某种联系或变化规律。

1 测试设备及实验电学参数测量结温所需设备及测试系统装置如图1所示。

该套系统为浙江大学三色光电仪器SPR-300LED结温测试系统,分别包括小型积分球(直径为0.5m)、LE D-220T温度控制仪、恒温底座、驱动电源、温度反馈系统以及结温数据处理软件,图1中的5所示为LED样品在系统中的安装位置,即位于积分球的内侧壁。

测试步骤:(1)样品LED型号:美国普瑞BXCE4545450-F1-z的1W(6500K)贴片式LED,该样品性能稳定;(2)LED接通驱动电源后,LE D安装在位于积分球侧壁的恒温底座上,背面紧贴底座,使温度传递达到最理想状态。

把温度控制仪、温度反馈测试仪的探头连接到恒温基座上。

实验时将电源设定为稳流模式,调谐电流大小驱动L E D 器件;底座的温度测试仪实时采样反馈温度;(3)结温测试系统完成设置后开始实验,先测量K系数值;(4)在其它实验条件不变的前提下,选取若干个特定加热电流值,测得LED样品的结温,记录相关测量结果。

分析LED结温的成因及如何降低结温

分析LED结温的成因及如何降低结温

分析LED结温的成因及如何降低结温时间:2011-09-21浏览547次【字体:大中小】我来说两句1、什么是led的结温?LED的基本结构是一个半导体的P—N结。

实验指出,当电流流过LED元件时,P—N结的温度将上升,严格意义上说,就把P—N结区的温度定义为LED结温。

通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。

2、产生LED结温的原因有哪些?在LED工作时,可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升:a、元件不良的电极结构,视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值,这些电阻相互垒加,构成LED元件的串联电阻。

当电流流过P—N结时,同时也会流过这些电阻,从而产生焦耳热,引致芯片温度或结温的升高。

b、由于P—N结不可能极端完美,元件的注人效率不会达到100%,也即是说,在LED工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外,N区也会向P区注人电荷(电子),一般情况下,后一类的电荷注人不会产生光电效应,而以发热的形式消耗掉了。

即使有用的那部分注入电荷,也不会全部变成光,有一部分与结区的杂质或缺陷相结合,最终也会变成热。

c、实践证明,出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。

目前,先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能,然而由于LED芯片材料与周围介质相比,具有大得多的折射係数,致使芯片内部产生的极大部分光子(>90%)无法顺利地溢出介面,而在芯片与介质介面产生全反射,返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收,并以晶格振动的形式变成热,促使结温升高。

d、显然,LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。

散热能力强时,结温下降,反之,散热能力差时结温将上升。

由于环氧胶是低热导材料,因此P—N结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去,大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层,PCB与热沉向下发散。

LED结温因素与LED热管理方法的改进方法分析

LED结温因素与LED热管理方法的改进方法分析

LED结温因素与LED热管理方法的改进方法分析LED在营销材料中经常被描述为“冷”照明,并且实际上LED是触摸凉爽的,因为它们通常不以红外(IR)辐射的形式产生热量。

另一方面,LED在二极管半导体结构中产生热量(除了光子之外),并且该热量必须通过传导和对流离开系统。

因此,灯具设计人员必须意识到潜在的散热挑战以及这些挑战如何影响LED性能,寿命,甚至灯泡安全性。

高温结温已被证明会导致LED产生更少的光(流明输出)和较低的正向电压。

随着时间的推移,较高的结温也可能显着加速芯片退化,在常规使用期间可能会增加75%,从大约100°C增加到135°C。

工程师和材料科学家已经和正在开发新的LED相关热管理解决方案,包括改进的驱动器,隔膜驱动的强制对流方法,更好的散热器,甚至引入石墨泡沫作为冷却介质。

本文将首先介绍三种结温考虑因素- 基本热阻,功耗和结温测量- 然后简要介绍上述每种改进LED 热管理方法的进展。

结温注意事项在考虑LED热管理时,通常有三个因素会影响结温。

这些是环境空气温度,LED结与周围环境之间的热路径(当然,热路径应优化以促进自然热对流)和LED的效率。

环境温度将因应用而异,因此灯具设计师需要关注如何在现实环境中使用设计。

例如,几年前,伦斯勒理工学院的照明研究中心和固态照明系统与技术联盟在各种露天,半通风和封闭环境中试验了LED。

在封闭环境中,12瓦LED的电路板温度达到60°C,26瓦LED 电路板温度升至119°C。

就效率而言,LED效率会因几个因素而异一些设备将高达80%- 或者甚至更多- 的输入电能转换为热量。

随着LED功率的增加,效率变得更加重要。

例如,当LED主要用作指示灯时,电流水平仅为几毫安,而数百毫安或甚至安培在当今应用中变得司空见惯。

测量热阻,功耗和结点温度在与XLamp XR系列LED相关的优秀应用笔记中,Cree提供了有关如何测量LED热阻,。

LED芯片结温测试方法总结

LED芯片结温测试方法总结

旭明 LED芯片温度电压曲线 4 3.5 3
瞬间点亮 电流 (A)
2.5 2 1.5 1 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temp (C)
0.35 0.5 0.7 1 25E-6
Vf (V)
不同环境温度下的旭明LED芯片电流电压曲线 4 3.8 3.6
环境控制 温度(C)
35 39 57.2 75.3
Vf (V)
3.4 3.2 3 2.8 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
96 28.2
I (A)
瞬时点亮LED芯片可以稳定的得到温度和电
压的线性关系
100us点亮时间
复旦大学电光源研究所
用大电流测量功率型白光LED结温的方法研究 照明工程学报
误差(%) 温度(℃) 误差(%) 17 68 10-15 16 50 84
1.
世界上最好的结温测试设备能够测量1us时间间隔的电 压值。国内最好的能测量到10us的电压值,一般的只能 测量到1ms 的电压值。
2.
由于下降阶段温度降低速度过快,现有设备不能够记录
在0.001s以内的电压值
3.
考虑在上升阶段捕捉电压值
测量LED工作结温方法实验总结
王汉锋 20101105
方法研究
第一部分:电压法
第二部分:管脚温度法 第三部分:蓝白比法
第一部分:电压法测量LED结温原理
方法概述
LED芯片降温曲线
奥地利T3设备测量的结温变化曲线
LED芯片升温曲线
奥地利T3设备测量的结温变化曲线
0.01s
0.1s
1s
温度(℃) 误差(%) 温度(℃) 温度上升 温度下降 2 9 7 47 5 13

LED结温测试方法研究

LED结温测试方法研究

致谢在即将完成两年半的硕士学业之际,在此首先要感谢导师牟同升老师对我的悉心指导。

在硕士论文期间的每一次进步,都凝聚着牟老师的心血帮助指导。

无论从学习、到工作,始终都得到导师的悉心指导和亲切关怀,使我受益颇多。

牟老师严谨的治学态度、高尚的师德、活跃的学术思想,牟老师一丝不苟的科研作风以及勇于创新的精神,都将成为我毕生学习的楷模。

在此,谨对导师两半年来的辛勤培养和无私的关怀表示由衷的敬意和深深的感谢。

在我硕士课程学习期间,我还得到了浙江大学信息工程学院光电系白剑、沈永行、何建军、李海峰、杨甬英、王晓萍、王秀萍等老师以及李莉、奚海燕、管信等同学还有浙大三色有限公司虞建栋、李俊凯等多位同事的无私帮助。

他们热情的指导、有益的启发,对我硕士期间学习有很大促进和帮助。

感谢两年半以来一直关心和帮助过我的学院各位领导、老师,还有其他的师兄师姐。

摘要发光二极管(LED)由于其节能效率高、寿命长、可靠性高等特点,十分符合当前低碳经济的要求,在许多领域特别是半导体照明领域中得到广泛应用。

然而LED器件的热特性检测和散热是一个突出的问题,如何保持LED的结温在允许范围内,使LED始终获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命,一直是一个当前急待解决的课题。

本文在充分调研大功率LED的结温测量方法基础上,重点研究了LED结温K系数测量方法降低测量噪声的措施以及产生的效果;同时还重点研究了脉冲电流法,该方法通过给被测LED器件注入方波电流脉冲,脉冲的电流幅度与实际额定工作电流相等,分别测量该LED器件在不同温度下的正向电压,获得正向电压与温度的敏感度系数S。

因此,在实际应用中,只要直接测量LED在额定工作电流下的正向结电压,利用温度敏感系数就可得到此时LED的结温。

文章重点研究了方波电流的脉宽对结温测量精度的影响,通过对12μs、24μs、50μs、100μs、150μs几种脉冲的研究,得出要使脉冲电流对结温的测量影响小于1℃,脉冲宽度控制在几个到十几个μs数量级上。

《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。

LED结温

LED结温

LED结温,什么是LED结温,哪些原因产生LED结温,降低LED结温的途径又有哪些?下文将详细进行分析1、什么是LED的结温?LED的基本结构是一个半导体的P-N结。

实验指出,当电流流过LED元件时,P-N结的温度将上升,严格意义上说,就把P-N结区的温度定义为LED的结温。

通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。

2、产生LED结温的原因有哪些?在LED工作时,可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升:a、元件不良的电极结构,视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值,这些电阻相互垒加,构成LED元件的串联电阻。

当电流流过P-N结时,同时也会流过这些电阻,从而产生焦耳热,引致芯片温度或结温的升高。

b、b、由于P-N结不可能极端完美,元件的注人效率不会达到100%,也即是说,在LED工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外,N区也会向P区注人电荷(电子),一般情况下,后一类的电荷注人不会产生光电效应,而以发热的形式消耗掉了。

即使有用的那部分注入电荷,也不会全部变成光,有一部分与结区的杂质或缺陷相结合,最终也会变成热。

c、c、实践证明,出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。

目前,先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能,然而由于LED芯片材料与周围介质相比,具有大得多的折射?数,致使芯片内部产生的极大部分光子(>90%)无法顺利地溢出介面,而在芯片与介质页脚内容1介面产生全反射,返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收,并以晶格振动的形式变成热,促使结温升高。

d、d、显然,LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。

散热能力强时,结温下降,反之,散热能力差时结温将上升。

由于环氧胶是低热导材料,因此P-N结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去,大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层,PCB与热沉向下发散。

led的灯珠的结温

led的灯珠的结温

LED的灯珠的结温1. 什么是LED灯珠的结温?LED(Light Emitting Diode)是一种半导体器件,通过电流通过时发射出可见光。

而LED灯珠则是指由多个LED芯片组成的发光源。

在LED灯珠中,结温(Junction Temperature)是指芯片内部结构的最高温度,也是影响LED性能和寿命的重要因素。

2. 结温对LED性能和寿命的影响LED灯珠在工作过程中会产生热量,而结温则决定了芯片内部各种物理和化学过程的进行情况。

高结温会导致以下问题:a. 光衰高结温会加速LED芯片中材料老化和损伤,从而降低光效和色彩品质。

研究表明,当结温每升高10摄氏度时,光衰速度将加快20%至30%。

b. 寿命缩短高结温会加速芯片中金属线与半导体材料之间界面的迁移和氧化反应,从而降低芯片寿命。

同时,高结温还容易引起焊点断裂、金属线断裂等问题,进一步缩短LED灯珠的寿命。

c. 光色偏移结温的升高会导致发光材料的能带结构发生变化,从而引起光色偏移。

这会影响到LED灯珠的色温和色彩品质,降低用户体验。

3. 结温的测量方法为了准确测量LED灯珠的结温,常用以下两种方法:a. 基于热电模型的间接测量法该方法通过在芯片底部安装一个热敏电阻来测量结温。

当LED芯片工作时,热敏电阻受到芯片产生的热量影响而发生变化,通过测量电阻值的变化即可推算出芯片结温。

b. 基于红外线热像仪的直接测量法该方法通过红外线热像仪直接对LED灯珠进行拍摄,并利用红外辐射信号来计算出芯片表面和结温。

这种方法具有非接触性和实时性优势,适用于大批量生产中对LED灯珠进行快速检测。

4. 结温的控制方法为了降低LED灯珠的结温,可以采取以下措施:a. 散热设计优化通过合理的散热设计,提高LED灯珠散热效果,减少结温的升高。

例如使用优良的散热材料、增加散热片面积、增加风扇散热等方式。

b. 电流控制合理控制LED灯珠的工作电流,避免过高电流引起过多热量产生。

LED结温学习报告

LED结温学习报告
LED结温学习报告
报告人:茂恒光电于存胜
LED结温的定义:
LED的基本结构是一个半导体的P—N结。当电流流过 LED器件时,由于led中空穴和电子运动,一部分能量产 生有效的光电效应,发出光子,一部分是以发热的形式 消耗掉了,因此P—N结区芯片的温度将上升,我们把 P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于器件芯片 均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视 之为结温。
2、良好的二次散热机构 3、减少LED与二次散热机构安装界面之间的热阻
4、降低LED周围环境温度
4结温计算:
电压法测结温小结:
电压法测量结温通常采用四线法,即两条是电源线,两条 是用来接到电压表上的,这样可以避免电源线上电压影响, 也可以避免电压表对流过LED的பைடு நூலகம்流分流,提高测试精度。 如果要求不高,不在乎几度的误差,也可以简单地直接从 电源线上取电压
降低led结温的途径:
1、减少LED本身的热阻,控制额定输入功率
5、计算K值:
测量在输入电功率加热状态下的变化:
1、将LED置于温度为TA的恒温箱中,给LED输入额定电流If使 其产生自加热
2、维持恒定加热电流If足够时间至LED工作热平衡,大约20- 30分钟,此时VfA达到稳定,记录If,VfA
3、迅速切换测量电流If用低电流(可以忽略其产生的热量对 LED的影响,如If=0.1,1.0,5.0,10mA)快速点测LED的Vf
较易实现的测量结温的两种方法:
一、管脚温度法:
将传感器用导热胶固定在测试焊点处,点亮灯珠,等待热 平衡后读取温度。一般而言,LED开启20分钟后基本达到 热平衡。
一、管脚温度法:
测量此时led两端的电 压和流过的电流。
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2、良好的二次散热机构 3、减少LED与二次散热机构安装界面之间的热阻
4、降低LED周围环境温度
二、电压法测量结温:
测量温度系数K:
1、将LED至于温度为TA的恒温箱中足够时间至热平衡,此时TjA=TA
2、用低电流(可以忽略其产生的热量对LED的影响,如 If=0.1,1.0,5.0,10mA)快速点测LED的VfA
3、将LED置于温度为TB(TB>TA的恒温箱中足够时间至热平衡,此时 TjB=TB 4、同理,用低电流If=0.1,1.0,5.0,10mA测得VfB
LED结温的测试方法:
4、蓝白比法:利用芯片的蓝光发光与荧光粉发光 随结温变化的不一致来确定结温。定义W为光谱中 整个白光的功率,B为蓝光部分的功率,那么比值 R=W/B应该是结温的函数。 5、K系数法:初始电压是指LED刚通电时测得的正 向电压,初始结温是指刚通电时的结温,近似等于 环境温度。在恒定电流(20mA)改变环境温度 (35-100℃)测量的情况下,初始电压与初始结温 符合很强的线性关系。
4结温计算:
电压法测结温小结:
电压法测量结温通常采用四线法,即两条是电源线,两条 是用来接到电压表上的,这样可以避免电源线上电压影响, 也可以避免电压表对流过LED的电流分流,提高测试精度。 如果要求不高,不在乎几度的误差,也可以简单地直接从 电源线上取电压
降低led结温的途径:
1、减少LED本身的热阻,控制额定输入功率
产生结温的原因:
一、出光效率低,大多数电能转化成了热能。 二、LED封装的散热能力是产生结温的关键条件,散热 能力强,结温下降,反之散热能力差时结温将上升,其 结果将会导致出光效率更低,将进一步推动结温的上升。

结温对LED光电性能的影响
一、LED结温高于自身正常能承受的最高温时,导致 封装材料(如环氧树脂)、荧光粉为性能变坏,产生 不可恢复的永久性衰变,直至失效。
较易实现的测量结温的两种方法:
一、管脚温度法:
将传感器用导热胶固定在测试焊点处,点亮灯珠,等待热 平衡后读取温度。一般而言,LED开启20分钟后基本达到 热平衡。
一、管脚温度法:
测量此时led两端的电 压和流过的电流。
结温=焊点温度 +(热阻*LED测量的功率)
LED灯珠的热阻可参照被测灯珠的规划书参数
LED结温学习报告
报告人:茂恒光电于存胜
LED结温的定义:
LED的基本结构是一个半导体的P—N结。当电流流过 LED器件时,由于led中空穴和电子运动,一部分能量产 生有效的光电效应,发出光子,一部分是以发热的形式 消耗掉了,因此P—N结区芯片的温度将上升,我们把 P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于器件芯片 均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视 之为结温。
5、计算K值:
测量在输入电功率加热状态下的变化:
1、将LED置于温度为TA的恒温箱中,给LED输入额定电流If使 其产生自加热
2、维持恒定加热电流If足够时间至LED工作热平衡,大约20- 30分钟,此时VfA达到稳定,记录If,VfA
3、迅速切换测量电流If用低电流(可以忽略其产生的热量对 LED的影响,如If=0.1,1.0,5.0,10mA)快速点测LED的Vf
二、结温上升时,LED的发光波长变长,颜色发生红 移,显示效果发生偏色。 三、由于PN结上的正向电压Vf具有负温度系数特性, 因此随着PN结温度的上升,LED正向电压值Vf会下 降,会导致期间的损坏。 四、LED结温上升,发光效率随之变差。
LED结温的测试方法:
1、红外热成像法:利用红外非接触温度仪直接测量LED 芯 片的温度,但要求被测器件处于未封装的状态,另外对LED 封装材料折射率有特殊要求,否则无法准确测量,测量精度 比较低。 2、管脚温度法:通过测量管脚温度和芯片耗散功率和热 阻系数求得结温。但是因为耗散功率和热阻系数的不准 确,所以测量精度比较低。 3、光谱法:利用发光光谱峰位移测定结温,也是一种非 接触的测量方法,直接从发光光谱确定禁带宽度移动技术 来测量结温,这一方法对光谱测试仪器分辨精度要求较高, 发光峰位的精度测定难度较大,而光谱峰位移1 纳米的误 差变化就对应着测量结温约30 度的变化,所以测量精度 和重复性都比较低。
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