LED热学参数测试研究
LED测试方法及测试内容
LED 测试方法及要求半导体发光二极管（led）是新型的发光体，电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保，是下一代理想的照明器件。
LED光电测试是检验LED光电性能的重要而且唯一的手段，相应的测试结果是评价和反映当前我国LED产业发展水平的依据。
制定LED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径，是使测试结果真实反映我国LED产业发展水平的前提。
本文结合最新的LED测试方法的国家标准，介绍了LED的光电性能测试的几个主要方面。
一、引言半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、背光源、车载光源等场合，尤其是白光LED技术的发展，LED在照明领域的应用也越来越广泛。
但是过去对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内LED产业的发展受到严重影响。
因此，半导体发光二极管测试方法国家标准应运而生。
二、LED测试方法基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图1：LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。
LED的电学、热学及光学特性研究
LED的电学、热学及光学特性研究1. 简介众所周知，LED的有效光辐射（发光度和/或辐射通量）严重受其结温影响（如图一所示，数据来源于Lumileds Luxeon DS25 的性能数据表）。
（点击图片查看原图）图1：一组从绿光到蓝光以及白光的LED 有效光辐射随结温的变化关系单颗LED 封装通常被称为一级LED，而多颗LED 芯片装配在同一个金属基板上的LED 组件通常被称为二级LED。
当二级LED 对光的均匀性要求很高时，结温对LED 发光效率的影响这个问题将十分突出[1]。
文献[2]中提到，可以利用一级LED 的电、热、光协同模型来预测二级LED 的电学、热学及光学特性。
前提是需要对LED 的散热环境进行准确建模。
本文第2 节中我将讨论怎样通过实测利用结构函数来获取LED 封装的热模型，并将简单描述一下我们用来进行测试的一种新型测试系统。
第3 节中，首先我们回顾了电-热仿真工具的原理，然后将此原理扩展应用到板级的热仿真以帮助优化封装结构的简化热模型。
在文章的最后我们将介绍一个应用实例。
2. 建立LED 封装的简化热模型关于半导体封装元器件的简化热模型（CTMs）的建立，学术界已经进行了超过10 年的讨论。
现在，对于建立封装元器件特别是IC封装的独立于边界条件的稳态简化热模型（CTMs），大家普遍认同DELPHI 近似处理方法[3][4][5]。
为了研究元器件的瞬态散热性能，我们需要对CTM 进行扩展，扩展后的模型称之为瞬态简化热模型（DCTMs）。
欧盟通过PROFIT 项目[7]制定了建立元器件DCTM 的方法，并且同时扩展了热仿真工具[6]的功能以便能够对DCTM 模型进行仿真计算。
∙当CTM 应用在特定的边界条件下或者封装元器件自身仅有一条结-环境的热流路径，则可以用NID（热阻网络自定义）方法[8]来对元件进行建模。
2.1 直接利用测试结果建立LED 封装的模型仔细研究一个典型的LED 封装及其典型的应用环境（图2），我们会发现，LED 芯片产生的热量基本上是通过一条单一的热流路径：芯片-散热块-MC PCB基板，流出LED 封装的。
CIE与IEC的LED参数测量标准
CIE与IEC的LED参数测量标准引言LED 技术虽然已经有40 多年的发展历史,在产业界依然存在LED 光学参数测试再现性差,测量不确定度大,不同测试装置之间的测试结果一致性差等现象[1～3 ] 。
究其原因,如同国内对LED 产业存在多头管理,国际上也一样: 国际半导体设备与材料组织(SEMI) ,国际电工委员会( IEC) 和国际照明委员会(CIE) 都程度不同地涉及到LED ,尤其是后两个委员会。
正是由于LED 的相关测量标准是由国际上不同的标准化组织制定的,而且各个国际组织总体上没有系统的规划,相关组织间也没有充分协商,因而存在不同的质量评价体系,所颁文件的技术内容也不尽相同。
IEC 成立于1906 年,它把LED 作为一个显示用半导体器件处理,侧重于它的物理特性。
CIE 成立于1913 年,它更多地把LED 作为一个光源器件处理,所以导致各自的LED 测量标准之间存在微小的差异。
本文试图通过比较各自的标准,找出两者的不同之处,以便为LED 测试方法标准的最终定稿提供一些参考。
1 CIE 和ICE 对同一事件的不同表述1.1 发光(辐射) 效能的定义首先,必须修正对这个术语的误解,发光(辐射)效率(efficiency) 用在此文中是不妥的,因为效率是指无量纲的物理量,而此处是有量纲的。
所以,正确的叫法是“发光(辐射) 效能(efficacy) ”。
发光(辐射) 效能的定义:CIE 定义:LED 发出的光通量(辐射通量) 与耗费电功率之比。
IEC 定义:LED 发出的光通量(辐射通量) 与耗费正向电流之比[4 ] 。
评论:CIE 的发光效能要测3 个物理量:总光通量,正向电流,正向电压(或内阻) 。
而IEC 只需测量两个物理量:总光通量、正向电流。
它没有选择正向电压是很明智的,因正向电压会随管芯温度的升高而下降。
作者认为,IEC 的定义是不够严谨的。
因为即使对于同一批次的管芯和封装,管芯的内阻及端电压存在微小差异,所以仅适用于对发光(辐射) 效能允许有一定变动范围的情况。
东南大学物理学院-LED热学特性研究实验讲义
大功率LED热学特性研究（课题实验）发光二极管（Light Emitting Diode, LED）在过去十几年里有了飞速的发展，逐渐突破了仅能作为低功率指示灯光源的限制，被广泛应用于日常照明和显示等领域[1-2]。
LED是通过外电流注入的电子和空穴在耗尽层中复合，以辐射复合产生光子而发光，同时也会有部分复合能量传递给晶格原子或离子，发生非辐射跃迁，这部分能量转换成热能损耗在PN结内。
对于小功率LED来说这部分热量很小可以不作考虑。
然而，对于大功率照明用LED而言，其发热量大幅提高，直接影响到了LED的发光效率和器件的使用寿命，以及引起波长的漂移，造成颜色不纯等一系列问题。
因此，研究功率型LED的热学与发光特性不仅涉及半导体物理的基础问题，也是目前光电工程领域的开发热点[3-4]。
一、实验原理简介1. 脉冲法测量结温准确测量LED的结温是研究LED热学特性的基础。
LED灯的基本结构如图1所示，其芯片的核心结构是一个半导体的PN结，所谓LED的结温指的就是PN结的温度。
由于PN 结的尺寸很小，又被荧光材料和树脂胶包裹，无法直接测量其温度，因此常用间接法来测量结温。
本实验仪器采用一种较为新颖的脉冲法测量结温，该方法于2008年由美国NIST实验室提出[7]。
其核心思想是通过脉冲电流来限制结温TJ的上升，使之与器件表面可测量温度TB接近一致。
当给待测LED灯通入一个幅值为额定值的脉冲电流时，芯片在脉冲内正常发光并升温，但由于电流占空比很小，芯片温度会在一个较长的电流截止状态下降低到和表面温度一致。
从整体效果来看，只要脉冲占空比足够小，LED的芯片温度能维持和表面温度一致，如图2所示。
这样，只要借助温控仪就能在脉冲电流下定标出芯片两端的电压‒温度曲线。
由于在电流一定时，特定PN结的压降仅和结温有关，所以在有了LED的电压‒温度曲线后，只需测量正常工作时LED两端的电压就可以得到其实际的结温。
图1 功率型LED 基本结构示意图图2 （a ）LED 在不同占空比的脉冲电流下结温随时间的变化示意图；（b ）待测LED 灯珠在脉冲电流和稳流状态下点亮时，器件表面温度随时间的变化曲线。
LED热学参数测试研究
热阻基本概念
LED热学设计的目的在于预 言LED芯片的结温，所谓结 温是指LED芯片PN结的温 度。
热阻定义为热流通道上的温度差与通道上耗散功率 之比
LED热学参数测试研究
Thermal Resisitance & Thermal Impedance
LED热学参数测试研究
瞬态和稳态热阻
LED结温测量的电试验法
在和相系低 正 关 数正向系,单向电数位电压K: 即流增C温时量/度m，成v-线P-电N性结压相温敏关升感。♣♣♣开开开正关关关向置置置电121压,,,加快快VH电速速流加加I上电M,加流测热I得M,电正测流向量I电正H,测压向量VFi。
电压VFf。 ♣ ΔVF=│ VFi-- VFf│
♣ 腔内尺寸为1 ft3,它与外部环境热隔离。通过前 面门可进入腔内部，提起插销后可打开门,插销放 置在腔外面。当完全闩栓住的时候，装在门上密 封材料被些微地压紧确保外部气流不进入腔内。 为测定腔内环境温度,把一个热电偶安装在后腔壁 上的塑料管内。它通常装备一个T型热电偶和超小 型联接器。
LED热学参数测试研究
path）中各个单个热阻之和。
JA
JS
SB
BA
JS
为芯片和芯片粘结剂到反射腔之间形成的热阻。
SB
为反射腔，环氧树脂到印刷板间的热阻。
BA
为印刷板和接触环境空气的热沉之间组合的热阻 JS
结温计算:
TJ TAP dJA
LED热学参数测试研究
多元LED热阻
多元LED产品的热阻可
以采用并联热阻的模型
➢半导体结与壳体或环境温度之间的 稳态条件需数秒或数分钟才能达到。 为提高效率,可以采用测量瞬态热阻 抗的方法。
LED的光学特性及热学特性
主波长
有的Ｌ Ｄ Ｅ 发光不单是单一色 ，即不仅有一个峰值 波长 ；甚至有 多个 峰值 ，并非单色光 。为此描述Ｌ Ｄ Ｅ
Ｇ ｔｎ ｅ ｏｔ ｆ ｔｅ 追 根溯 源 ｅｔ ｇｔ ｏ ｔｒ ｉ ｈ Ｒ Ｏ Ｍａ
＞＞ ＞
发光峰值波长及其光谱 分布
Ｌ 发 光强 度或 光功率 输 出随 着波长 变化 而不 ＥＤ
ＬＤ Ｅ 单色性的参数 。Ｌ Ｄ半宽小于４ ｍ。 Ｅ ０ｎ
同，绘成一条分 布曲线—— 光谱分布 曲线 。当此 曲线 确定之后 。器件 的有 关主波长 、纯度等相 关色度学参
发光 效率和视觉灵敏 度
成光能 的效率 ）与外部 效率 （ 辐射到外部 的效率 ）。
前者只是 用来分析 和评 价芯片优 劣的特性 。Ｌ Ｄ光电 Ｅ
分 ，总的发光效率应 为 Ｔ＝ ｉ１ ，式 中 １ Ｔｅ ＴＣ １
结 为在势垒 区少 亍 ① ＬＤ Ｅ 效率 有内部效率 （ ｎ ｐ 结附近 由电能转 化 Ｐ、ｎ 区少子注入效率 ， ｃ 复合效率 ， ”ｅ 为外部 出光 【 光取出效率 ） 效昌 由于Ｌ Ｄ材料折射率很 高 Ｔｉ ．。当 Ｅ １ ３６
性 ，发 光 光 强 指 向 特 性 、时 间 特 性 以及 热 学 特 性 。
天键 谢 ：Ｌ ＥＤ光学 Ｌ Ｄ热学 特 性 Ｅ
Ｉ
Ｅ 是利用化合物材料制成Ｐ 结的光电器件。 Ｄ ｎ
发光法向光 强及其角分布１ ０
发光强度 （ 向光强 ） 法 是表征发光
Ｉ 它 备 ｎ 结 器 电 特 Ｉ 特性 具 ｐ结 型 件的 学 性：— Ｖ 、
LED散热器热特性数值分析及优化设计的开题报告
LED散热器热特性数值分析及优化设计的开题报告一、课题背景随着LED照明技术的不断发展和进步，LED灯具的使用越来越广泛，应用范围包括家庭照明、工业照明、汽车照明等领域。
LED灯具具有节能、环保、寿命长等优点，因此备受青睐。
然而，LED灯具在使用过程中也存在一些问题，其中最重要的问题就是散热不良。
LED芯片在工作时会产生大量的热量，如果无法及时散热，会导致LED灯具的使用寿命缩短、光效下降等问题。
因此，LED散热器的设计和优化变得非常重要。
二、研究内容本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1. 对LED散热器的热特性进行数值分析，掌握LED散热器的散热性能。
2. 根据数值分析的结果，对LED散热器的设计进行优化，提高散热性能。
3. 利用实验验证数值分析和优化设计的正确性。
三、研究方法本课题研究采用数值计算和实验相结合的方式进行。
1. 数值计算方面，采用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件模拟LED散热器的热特性，在模拟过程中考虑导热、对流、辐射等热传递机制，得到LED散热器的热分布和温度场分布。
2. 实验方面，通过制作LED散热器样品，在实验室内进行散热实验，测量LED散热器的温度、热流量等参数，对数值分析结果进行验证。
四、研究意义本课题的研究意义在于：1. 提高LED灯具的使用寿命和光效，降低故障率和维修成本。
2. 为开发新型LED散热器提供理论和实验基础，促进LED照明技术的发展。
3. 对于其他高功率电子器件的热管理，也具有借鉴意义。
五、进度安排1. 第一阶段（1-2周）：研究LED散热器的热传递机制，学习CFD 软件的使用方法。
2. 第二阶段（3-4周）：编写CFD模拟程序，对LED散热器进行数值模拟，得到LED散热器的温度场分布和热分布。
3. 第三阶段（5-6周）：分析数值模拟结果，对LED散热器进行优化设计，提高散热性能。
4. 第四阶段（7-8周）：制作LED散热器样品，进行实验验证数值模拟和优化设计的正确性。
AnalysisLED灯具热分析详细数据
LED照明灯具的热分析 技术 照明灯具的热分析 --- ANSYS有限元分析 有限元分析包刚强 西希安工程模拟软件(上海 有限公司 西希安工程模拟软件 上海)有限公司 上海西希安工程模拟软件(上海 有限公司 西希安工程模拟软件 上海)有限公司 上海 CCA Engineering Simulation Software (Shanghai) Co. Ltd.LED照明的散热问题 Part I LED照明的散热问题灯具研发： 多学科技术的综合应用CCA2西希安工程模拟软件(上海)有限公司LED照明的散热问题 Part I LED照明的散热问题LED照明的散热问题LED照明优势 LED照明优势响应时间纳秒级 安全低电压 环保无污染 节能 寿命长 适用性广 稳定性好 抗震性好VS LED照明劣势 LED照明劣势发光效率 散热问题后果 原因 外加电能量作用 电致发光 电流注入效率 电子和空穴辐射 半导体和封装介质 芯片外部光取出效率 PN结辐射光辐射发光量子效率30-40％ 30-40％光能60-70％ 60-70％热能光效率每升高10℃导致光衰 每升高 ℃导致光衰5~8%寿命每升高10℃ 每升高 ℃导致寿命减半CCA3西希安工程模拟软件(上海)有限公司Part II 热设计仿真分析的优势LED照明的热设计高温影响光效率 寿命 低熔点焊缝开裂 焊点脱落 材料热老化 元器件损害热设计目的 热设计控制产品所有电子元器件温度 工作环境不超过标准最高温度 元器件热应力分析 产品每一元器件可靠性与失效率一致电子产品（机箱） 电子产品（机箱）进风口 风道 散热器 风扇 冷板 空气流动分析LED照明 LED照明VSLED芯片 LED芯片 散热器 基板 封装材料 外部结构CCA4西希安工程模拟软件(上海)有限公司Part II 热设计仿真分析的优势热设计仿真分析的优势热设计仿真相比传统热设计的优势传统热设计特点加快产品研发周期 提高产品性能及可靠性 降低设计生产和重复设计生产费用 减少试验和测量次数可靠性取决设计者经验 试验验证成本高、 试验验证成本高、周期长 疏漏更好设计方案 产品研发成本高CCA5西希安工程模拟软件(上海)有限公司Part II 热设计仿真分析的优势LED照明产品研发流程中的仿真分析CCA6西希安工程模拟软件(上海)有限公司热分析仿真软件ANSYS Part III 热分析仿真软件ANSYSANSYS软件功能模块CCA7西希安工程模拟软件(上海)有限公司热分析仿真软件ANSYS Part III 热分析仿真软件ANSYSANSYS仿真分析的典型流程ANSYSCCA8西希安工程模拟软件(上海)有限公司热分析仿真软件ANSYS Part III 热分析仿真软件ANSYSANSYS软件热分析能力 传导材料热传导系数 施加温度（热流率或者 热生成率载荷） 热量通过固体结构传递 达到热平衡ANSYS/Multiphysics ANSYS/Mechanical ANSYS/Professional ANSYS/FLOTRAN对流对流换热系数和环境流 体温度 表面热流量辐射辐射杆单元（LINK31） 使用含热辐射选项的表面效应单元（SURF151-2D,SURF152-3D） 在AUX12中，生成辐射矩阵，作为超单元参与热分析 使用Radiosity求解器方法CCA9西希安工程模拟软件(上海)有限公司热分析仿真软件ANSYS Part III 热分析仿真软件ANSYSANSYS较其它热分析软件的优势有限体积法 有限元法 Flotherm Ansys I-deas Ice-pack Tas－Harvard thermal Cool it Betasoft电子产品热仿真分析设计软件计算传热学技术（NTS） 计算传热学技术（NTS） 计算流体力学技术（CFD） 计算流体力学技术（CFD）验证、 验证、优化热设计方案 满足产品快速开发 显著降低产品验证热测试ANSYS 优势复杂流动与专用流体软件联合分析方便 热应力应变分析 热疲劳分析 热致结构失效分析 优化分析便利CCA10西希安工程模拟软件(上海)有限公司西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具的结构Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例LED LED路灯路灯路灯（（140W 140W））灯具结构11西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具ANSYS热仿真分析过程Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例接触定义有限元网格边界条件材料属性12西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具ANSYS热仿真结果Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例LED LED路灯灯具温度分布路灯灯具温度分布散热器肋片温度分布散热器肋片热通量分布散热器基板温度分布13西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具ANSYS热仿真结果Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例LED LED路灯灯具热通量分布路灯灯具热通量分布热分析误差估计基板底座与LED 芯片接触主要功能在于将热量传导到散热器上散热器是传导过程终点通过巨大的散热面积与空气进行热交换最终将热量散失到空气中14西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯散热的影响因素Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例LED LED 路灯散热的影响因素路灯散热的影响因素热阻，结构构件间热阻影响表面对流系数，散热系数，空气热交换，散热主渠道 材料，热传导系数影响 散热片散热面积影响 铝基板LED 颗粒功率分布 散热片形状设计，肋片分布影响 辐射系数影响外部环境影响（外部温度，海拔高度）晶片PN 结到外延层 外延层到封装基板封装基板到外部冷却装置再到空气散热问题涉及的环节15西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具的热传导系数灵敏度分析-1Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例Q=K Q=K××A ×Δ×ΔT/T/T/ΔΔL热量传递大小vs 热传导系数vs 热传热面积vs 距离vs 温度差热传递系数越高热传递系数越高、、热传递面积越大热传递面积越大，，传输的距离越短热传导能量就越高热传导能量就越高，，越容易带走热量银和铜是最好的导热材料其次金和铝但金但金、、银太过昂贵目前散热片主要由铝和铜制成由于铜密度大由于铜密度大，，工艺复杂工艺复杂，，价格较贵通常风扇多采用较轻铝制成风冷散热器考虑材质热传导系数外还须考虑散热器热容量16西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具的热传导系数灵敏度分析-2Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例KXX=120W/mKKXX=401W/mK KXX=401W/mK（（正侧正侧））KXX=180W/mKKXX=401W/mK(KXX=401W/mK(背侧背侧背侧））17西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具的热传导系数灵敏度分析-3Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例ANSYS DESIGNXPLORE WHAT IF 灵敏度分析优化鲁棒性分析可靠性DOEOPTISLANGOPTIMUS专用优化软件18西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具的空气对流系数灵敏度分析-1Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例热量传递大小vs 热对流系数vs 热传热面积vs 温度差热对流系数越高热对流系数越高、、热传递面积越大热传递面积越大，，温度差越大热对流能量就越高热对流能量就越高，，越容易带走热量Q=H Q=H××A ×Δ×ΔT T自然对流垂直表面hcs=1.414(△t/L)0.25 ，w/m.k式中: △t--散热表面与环境温度的平均温升散热表面与环境温度的平均温升，，℃L--散热表面的特征尺寸散热表面的特征尺寸，，取散热表面的高取散热表面的高，，mhct=1.322(△t/L)0.25 ，w/m.k式中: △t--散热表面与环境温度的平均温升散热表面与环境温度的平均温升，，℃L--散热表面的特征尺寸散热表面的特征尺寸，，取L ＝2(长×宽)/(长＋宽)，mhcb=0.661(△t/L)0.25 ，w/m.k式中: △t--散热表面与环境温度的平均温升散热表面与环境温度的平均温升，，℃L--散热表面的特征尺寸散热表面的特征尺寸，，取L ＝2(长×宽)/(长＋宽)，m 自然对流VS 强制对流强迫对流层流Ref<105湍流Ref>105肋片效率η=th(mb)/(mb))δ0：肋片根部厚度(m)19西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCALED路灯灯具的空气对流系数灵敏度分析-2Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例热膜系数5W/m 2K(K(正侧正侧正侧））热膜系数5W/m 2K （背侧背侧））热膜系数100W/m 2K热膜系数20W/m 2K20西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCA LED路灯灯具的空气对流系数灵敏度分析-3Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例ANSYS DESIGNXPLORE21西希安工程模拟软件(上海)有限公司CCA LED路灯灯具散热器的设计灵敏度分析-1Part IV LED Part IV LED路灯灯具散热分析案例路灯灯具散热分析案例散热器冷却方式判据散热器设计经验总结通风条件较好场合通风条件较好场合：：散热器表面热流密度小于0.039W/cm2，采用自然风冷采用自然风冷。
LED的参数及其测试技术
1、光通量
单位:流明/lm 符号: Φ 定义：发光体每秒钟所发出的光量的总和。 说明: 为表明光强和光通量的关系，发光强度 为1cd的点光源在单位立体角（1球面度） 内发出的光通量为1lm。
2、发光强度
单位: 坎德拉/cd (Candela) 符号I =Φ/Ω 定义： 光源在指定方向的单位立体角内发出的 光通量。（即：光照或照明灯具所发出的 光通量在空间选定方向上分布密度）
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§. LED I-V 特性
• 表征LED芯片pn结制备性能主要参数。LED的I-V特性具有非线性、整 流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触 电阻。如图：
LED電流與電壓關系
• 當電壓超過一定值後﹐正向電流隨電壓迅速增加 而發光，不同顏色的LED電壓電流特性不同
积分球原理
B L o .
当在球心中心点燃一光源时， 在球壁B点上的照度为：
E
2 4 r 1
由于光源是各向异性的，因此式中的第一项会因球 壁上的位置不同而相差很大，这样对测量不利。故 光度球测量时在光源与测量点之间设置一块挡屏， 以挡去直射光，这样上式就变成
•
•
光强度、光照度和光亮度的区别？
专题七 LED的参数及其测试技术
刘康
信息科学与工程学院2008届毕业设计论文
课程内容
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 电学参数 光色学参数 光强与发光角度 热学参数
第一部分 电学参数的测量
对于LED器件，一般常用的电学参数主要有：正向直流 电流、正向直流电压、反向漏电流和反向电压等。 （1）正向工作电流 由于正向的电压变化不大，所以正向 电流变化时，一方面耗散功率的变化，另一方面会引起我 们最关心的发光强度的变化。因此，可以通过正向工作电 流说明器件的发光强度，或者就把它作为发光强度的一种 间接表示。 （2）正向工作电压 一般指在一定的正向工作电流条件下的 正向压降。随的变化而稍有变化，其值也与温度有关，随 着温度的上升有所下降。其值视LED器件所用的半导体材 料的不同而不同，一般在1.4V至4V之间。 （3）反向漏电流 反向漏电流是LED器件处于反偏置时的 漏电流。按LED的常规规定，习惯指反向电压在5V是的反 向漏电流。 （4）反向电压 当反向偏压一直增加使V大于时，则出现突 然增加而出现击穿现象。由于所用半导体化合物材料种类 不同，各种LED的反向电压也不同。
LED热特性和寿命的检测技术
LED热特性和寿命的检测技术摘要：热学特性和寿命是LED的两大重要性能，受到人们的高度重视，且二者之间存在关联。
然而，对这两大性能参数的检测却具有挑战性。
本文根据国内外相关标准的要求和最新研究，综合分析了LED热特性参数和寿命指标的检测要求和方法，同时介绍了国内外的先进检测设备及特点。
1 概述近年来，LED照明技术快速发展，在LED的光效、色温、显色性等光色指标备受关注的同时，LED的热学特性和寿命也越来越受到人们的重视，特别是热学特性，对LED光色电的性能和寿命有着显著的影响。
然而，对热学特性和寿命的检测具有挑战性。
LED的热学特性主要包括LED结温、热阻、瞬态变化曲线（加热曲线、冷却曲线）等。
结温是指LED的PN结温度，热阻是指LED散热通道上的温度差与该通道上的耗散功率之比，用于表征LED的散热能力，研究表明，LED的热阻越低其散热性能越好，相应的LED光效一般也越高，寿命越长。
检测热学特性的关键在于对LED结温的准确测量，现有的对LED结温的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温法测得LED芯片表面的温度并视其为LED的结温，但是准确度不够；另一种是通过温度敏感参数（temperature-sensitive parameter，简写为TSP）获取PN结温，这是目前较普遍的LED结温测试方法，其技术难点在于对测试设备要求较高。
LED的寿命主要表现为它的光衰，通常把LED光输出衰减到初始光输出的70%或50%作为判断寿命失效的指标，即光通量维持寿命。
但由于LED是高可靠性器件，寿命一般都会超过几千小时甚至是一万多小时，直接测量等待光衰到指定值的做法在工业上的应用十分困难。
2 LED热学特性测试2.1 LED结温和热阻的测量美国EIA/JESD51 《Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages 》系列标准和国家标准SJ20788-2000 《半导体二极管热阻抗测试方法》、GB/T4023-1997《半导体器件分立器件和集成电流第2部分：整流二极管》、QB/T 4057-2010《普通照明用发光二极管性能要求》等国际国内标准都较为详细地介绍了通过温度敏感参数TSP测量结温和热阻的方法。
LED的测试方法
LED的测试方法1、前言 半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、手机背光源、车载光源等场合，白光LED技术也不断地发展，LED在照明领域的应用越来越广泛。
过去，对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内LED产业的发展受到很大影响。
结合国内外关于LED测试方法的最新标准，基于LED各个应用领域的实际需求，笔者从电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等方面进行了介绍。
2、电特性测试方法 LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，其电压与电流之间的关系称为伏安特性。
LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作（如图1所示）。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
LED电特性的测试一般在相应的恒流恒压源供电下，利用电压电流表进行测试。
3、光特性测试 类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量、发光效率、辐射通量、辐射效率、光强、光强分布特性和光谱参数等。
3.1光通量和光效 光通量的测试有两种方法，即积分球法和变角光度计法。
变角光度计法是测试光通量最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。
现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构，一种是将被测LED放置在球心，另外一种是将其放在球壁 积分球法测LED光通量 由于采用积分球法测试光通量时，光源对光的自吸收会对测试结果造成影响。
因此，往往需要引入辅助灯法消除自吸收影响 在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。
而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。
3.2光强和光强分布特性 光强测试中的问题 点光源光强在空间各方向均匀分布，在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果不会改变。
发光二极管热特性研究的开题报告
发光二极管热特性研究的开题报告
一、研究背景及意义
发光二极管（LED）是一种新型的高效率、低功率、长寿命的光源，它具有照明、显示、通信等领域的广泛应用前景。
然而，在LED的使用中，LED芯片的高温、长时
间的使用和热性能不佳等问题会导致发光效率和寿命的降低，甚至出现故障。
因此，
了解LED的热特性对于提高其发光效率和延长使用寿命具有重要意义。
二、研究目的及内容
本研究旨在针对发光二极管在工作时的热特性进行研究，探究LED芯片在热场环境中的温度、热耗散、热传导方式等热学特性，为设计和制造具有更好的性能和可靠
性的发光二极管提供理论依据和实验数据。
具体包括以下内容：
1. LED芯片的热特性测试方法研究与建立；
2. LED芯片的温度分布规律和热耗散分析；
3. LED芯片的热传导和散热方式研究，探究优化散热设计的方法。
三、研究方法
本研究采用实验和数值模拟相结合的方法，通过热学测试系统实时监测LED芯片的温度分布和热耗散情况；同时采用有限元仿真方法，探究LED芯片的热传导和散热
方式，优化LED散热设计方案。
四、研究预期成果
1. 研究出发光二极管热特性测试方法，建立适当的实验体系和测试设备，获得LED芯片的热耗散和温度分布规律；
2. 探究LED芯片的热耗散机制和传热方式，提供一定的理论依据和实验数据；
3. 优化LED散热设计方案，提高发光效率和使用寿命。
五、研究意义
本研究将深入了解发光二极管的热学特性，为行业提供新的LED散热方案和相关技术支持，具有广泛的应用前景和社会及经济效益。
LED热特性和寿命的检测技术
LED 热特性和寿命的检测技术
摘要：热学特性和寿命是LED 的两大重要性能，受到人们的高度重视，
且二者之间存在关联。
然而，对这两大性能参数的检测却具有挑战性。
本文
根据国内外相关标准的要求和最新研究，综合分析了LED 热特性参数和寿命
指标的检测要求和方法，同时介绍了国内外的先进检测设备及特点。
关键词：LED、热阻、结温、加速老炼、寿命
1 概述
近年来，LED 照明技术快速发展，在LED 的光效、色温、显色性等光色
指标备受关注的同时，LED 的热学特性和寿命也越来越受到人们的重视，特
别是热学特性，对LED 光色电的性能和寿命有着显着的影响。
然而，对热学
特性和寿命的检测具有挑战性。
LED 的热学特性主要包括LED 结温、热阻、瞬态变化曲线（加热曲线、
冷却曲线）等。
结温是指LED 的PN 结温度，热阻是指LED 散热通道上的
温度差与该通道上的耗散功率之比，用于表征LED 的散热能力，研究表明，LED 的热阻越低其散热性能越好，相应的LED 光效一般也越高，寿命越
长。
检测热学特性的关键在于对LED 结温的准确测量，现有的对LED 结温
的测试一般有两种方法：一种是采用红外测温法测得LED 芯片表面的温度并
视其为LED 的结温，但是准确度不够；另一种是通过温度敏感参数（temperature-sensitive parameter，简写为TSP）获取PN 结温，这是目前较普遍的LED 结温测试方法，其技术难点在于对测试设备要求较高。
LED 的寿命主要表现为它的光衰，通常把LED 光输出衰减到初始光输出。
LED测试方法及测试内容
LED 测试方法及要求半导体发光二极管（led）是新型的发光体，电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保，是下一代理想的照明器件。
LED光电测试是检验LED光电性能的重要而且唯一的手段，相应的测试结果是评价和反映当前我国LED产业发展水平的依据。
制定LED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径，是使测试结果真实反映我国LED产业发展水平的前提。
本文结合最新的LED测试方法的国家标准，介绍了LED的光电性能测试的几个主要方面。
一、引言半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、背光源、车载光源等场合，尤其是白光LED技术的发展，LED在照明领域的应用也越来越广泛。
但是过去对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内LED产业的发展受到严重影响。
因此，半导体发光二极管测试方法国家标准应运而生。
二、LED测试方法基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图1：LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。
LED测试方法及测试内容
LED 测试方法及要求半导体发光二极管（led）是新型的发光体，电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保，是下一代理想的照明器件。
LED光电测试是检验LED光电性能的重要而且唯一的手段，相应的测试结果是评价和反映当前我国LED产业发展水平的依据。
制定LED光电测试方法的标准是统一衡量LED产品光电性能的重要途径，是使测试结果真实反映我国LED产业发展水平的前提。
本文结合最新的LED测试方法的国家标准，介绍了LED的光电性能测试的几个主要方面。
一、引言半导体发光二极管（LED）已经被广泛应用于指示灯、信号灯、仪表显示、背光源、车载光源等场合，尤其是白光LED技术的发展，LED在照明领域的应用也越来越广泛。
但是过去对于LED的测试没有较全面的国家标准和行业标准，在生产实践中只能以相对参数为依据，不同的厂家、用户、研究机构对此争议很大，导致国内LED产业的发展受到严重影响。
因此，半导体发光二极管测试方法国家标准应运而生。
二、LED测试方法基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图1：LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。
最新LED电学光学热学特性参数
L E D电学光学热学特性参数LED主要参数及电学、光学、热学特性LED电子显示屏是利用化合物材料制成pn结的光电器件。
它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
1、LED电学特性1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。
LED的I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。
如左图：(1) 正向死区：（图oa或oa′段）a点对于V0 为开启电压，当V＜Va，外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。
（2）正向工作区：电流IF与外加电压呈指数关系IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 为反向饱和电流。
V＞0时，V＞VF的正向工作区IF 随VF指数上升 IF = IS e qVF/KT （3）反向死区：V＜0时pn结加反偏压V= - VR 时，反向漏电流IR（V= -5V）时，GaP为0V，GaN为10uA。
（4）反向击穿区 V＜- VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使V＜- VR时，则出现IR突然增加而出现击穿现象。
由于所用化合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压VR也不同。
1.2 C-V特性鉴于LED的芯片有9×9mil (250×250um)，10×10mil，11×11mil (280×280um)，12×12mil (300×300um)，故pn结面积大小不一，使其结电容（零偏压）C≈n+pf左右。
C-V特性呈二次函数关系（如图2）。
由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。
LED测量过程中光学和热学问题解决方法
LED测量过程中光学和热学问题解决方法于立民美国蓝菲光学ryu@Labsphere 公司信息•隶属于豪迈集团Halma p.l.c.•豪迈光电部分子公司–Ocean Optics–Fiberguide Industries•成立于1979•ISO 9001:2000 certified•80,000 sq. ft. facility in NewHampshire•在上海建立销售办公室及工厂。
公司主要产品光测量设备均匀光源系统材料和涂层光谱仪器配件LED、激光、灯具等测量系统漫反射标准板，材料和涂层光谱仪和相关配件等CCD、相机、探测器等校准标定Labsphere涂层的优势Labsphere的材料和涂层主要包括Spectralon，Spectraflect，Duraflect和Infragold，各种材料均经过多年的实践考验，体现出巨大的优势。
•具有高漫反射率，其中Spectraflect反射率>96-98%，Spectralon反射率>99%，Infragold反射率>95%；•朗伯特性好，•性能长期稳定性好，广泛应用于航空航天领域。
•平稳的光谱反射率特性•可保证至少10年的可靠使用寿命，涂料经久耐用，不脱落，不易变黄，易清理；•涂料无污染、无异味，；•部分涂料可水洗处理LED测试过程中所遇到的几个问题•LED测试随方向性变化的问题•LED光学特性随温度变化的问题LED方向性的解决方法几何特性Ideal is perfectlyLambertian (diffuse)积分球理论Output I=Io*cos (θ)θViewer 光谱特性Ideal is perfectly reflecting(100%)To an observer, I 0seems to vary as tocosine of the angle θ. Intensity is afunction of the area of the targetpresented to the angle of the viewer.将一束光射入高反射率朗伯体球形反射腔内….积分球技术Ls*dAdSLambertian Reflectance –Ls radiance from this “point source”What is the radiationtransfer from point dA topoint dS in a sphericalchamber?)1(1f Asi−−∗=ρρπφSphere Radiance (L)•积分球内发生多次反射，且球内有开口•放大系数(M))1(100f M −−=ρρ积分球放大系数•“ρ0” 是积分球表面的有效反射率•“f 0 ”是开口因子，即所有开口在球表面积的比例•M 因子通常在10-25 ，但是很大程度上受ρ0和f 0的影响怎样验证球的好坏？•4π测量时不同方向的一致性•宽出射角和窄出射角的一致性•2π测量时任意方向测量时的结果一致性•从不同开口进行测量的结果一致性空间响应分布函数 (SRDF)© Labsphere, Inc.你的积分球不同方向测量结果一致 吗（LED测量）？a)b)c)d)© Labsphere, Inc.e)f)为什么有些积分球方向性测量结果 差别很大？•较低反射率的影响 •反射层朗伯特性的影响 •积分球结构设计的影响© Labsphere, Inc.好的积分球和劣质积分球的差别• 积分球对LED等方向性光源测量结果的影响– 好的积分球产品误差<±3%左右 – 某些产品的同类误差>50%Relative Lumens vs. LED Angle110.0% 100.0% 90.0%80.0% Relative Lumens70.0%60.0%50.0%40.0%30.0%20.0% 0 50 100 150 200 LED Angle 250 300 350 400© Labsphere, Inc.材料的真实反射率100 95 % Reflectance 90 85 80 75 70 2505007501000125015001750200022502500Wavalength in nm------------- Spectralon© Labsphere, Inc.-------------- Spectraflect再加上光谱辐射功率校准的作用0.018 0.016 Spectral flux (W/nm) 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 350 450 550 650 750 850 950 1050 Wavelength (nm)© Labsphere, Inc.校准的作用• 绝对光谱辐射功率溯源，有利于计算 • 从光源到最终的测量结果，要经过光源、积分球 内部结构、积分球多次反射积分、光的传输、光 谱仪分光、CCD探测器响应及放大处理等环节， 中间误差得到修正。
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自然对流(静止空气)热测量腔
♣ 在标准化静止空气(对流)环境测量芯片/管壳( JA) 组合和管壳/热沉( JHS)组合的热阻օ
♣ 腔内尺寸为1 ft3,它与外部环境热隔离。通过前 面门可进入腔内部，提起插销后可打开门,插销放 置在腔外面。当完全闩栓住的时候，装在门上密 封材料被些微地压紧确保外部气流不进入腔内。 为测定腔内环境温度,把一个热电偶安装在后腔壁 上的塑料管内。它通常装备一个T型热电偶和超小 型联接器。
热阻测试波形
校准测量数据的冷却曲线
JX
K I
VF H VH
K a K b
被测器件撤除加热电流的 瞬间，结温立即下降，但 是电压测K 量 a和 K读数需要一 定时间,因此 b 所获得的测 量数据有误差。通常要作 出被测器件的冷却曲线从 而对测量数据进行修正。
JX
K VF IH VH
•A finned heat sink can fit more exposed surface area in a given foot print than a flat heat sink.
热沉问题(特性)
Flat Heat Sink 0.09" (2.3 mm) Thick
结温评价实例
功率LED LA E67B, IF=50mA,Tj<125C,焊点温度=环境温 度=TS=70 C;UF=2.1V,器件数据表给 出热阻=130 C/W.求结温=?
(2) LED产品的颜色会随结温升高而向长波方向漂移,可
根据应用所允许的颜色漂移范围来设置最大结温。
(3)为保证LED产品工作可靠性,设置最大结温。
参数
最大结温(ºC)
参数
最大结温(ºC)
LED结温
120
铝芯PCB LED
105
无光学LED
-40--105 有光学LED
-40--75
LED热学参数应用问题
LED结温和寿命
LED寿命: LED (发光)强度(功率)衰退到一半初始(发光)强度(功 率)的时间.
P=P0 exp(-βt) ……. (1) β=β0IFexp (-Ea/kTj). (2) Tj=θth IFVF+Ta ..…… (3)
利用公式(1)可以通过试验得到寿命试验数据,从而得到相同 条件的器件的期望寿命.例如,用DC50mA试验得到300小时 数据,进而可推算300小时后的期望寿命.
时间常数不同，因此选择合适加热脉冲宽度十分重要。
Agilent 热测试系统
加热曲线
热流:结 芯片 封装底面 壳 产生的热=散去的热 平衡
JC
环境
加热曲线: 器件在不同环境 条件,施加确定 的加热功率PH时, 热阻和加热时间 的关系曲线.
JC
JA
JMA
JMA
JC
加热曲线用途
曲线的光滑度显示数据联贯性和可信度。 清楚显示热稳态状况,获得最短稳态时间。 曲线显示管壳封装的热性能,采用最优化
TCS-100 Temperature Calibration System
♣ The TCS-100 is designed to simplify the gathering of data for K Factor calibration of diodes.
♣ The system contains a precision current source for supplying IM, a voltmeter for measuring VM, and a Type-T thermocouple measurement for monitoring the environment temperature.
LED热学参数测试研究
浙江大学光电系 鲍超
引言
LED器件的热学性能会直接影响到器件发光 效率、强度、光谱特性、工作稳定性和使 用寿命。因此对LED器件的热学参数进行 分析研究，采用标准化的方法进行测量， 满足检测中心和企业需要;同时为满足仲裁 测试、数据报告等组建公共测试平台, 开发 商业化的测量设备，这些都是半导体照明 工程中的一项关键性工作。
MTTF和结温
结束语
以上主要讨论了稳态热阻测试的标准方法及有 关问题。
三种不同概念的热阻对产品生产和检验都有用。 讨论了结温和LED寿命,平均无故障时间关系。 对于各种LED器件而言,精确测量瞬态热阻抗值
和如何估算半导体结的最大温升,需要做许多研 究,才能制定瞬态热阻抗测试标准。 水平有限,错误和不当之处,请批评指正.
解: Tj= 130 C/W ·50mA·2.1V+70 C =83.7 C Tj<max Tj< 125C
热像分析
5x Magnification of an Infrared Image of a biased AH101 at a case temperature near 85° C
数据PH,tH检验封装工艺。 显示不同环境条件的加热曲线有助于估计
器件在其它环境下的热性能。 组合曲线可用于精确估计在不同环境条件
到达热稳定的时间。
LED热学参数应用问题
A.设置结温极限
设置合适的结温极限是热学设计的重点。
(1) 结温愈低,LED产品的发光效率愈好,可根据应用所
需要的光输出确定最大结温。
流动空气环境热阻 JMA
♣固定在标准的热试验板上的芯片/管 壳组合在流动空气环境形成的热阻。
♣管壳顶上加热沉。 ♣可应用于测量计算在空气速度已知
的强迫对流环境的结温。
WT-100
Wind Tunnel
♣测量流动空气(强迫对流)环境
芯片/管壳组合( JMA)和管
壳/热沉组合的热阻。 ♣空气从底部抽进从顶部排出。
JA
JS
SB
BA
JS
为芯片和芯片粘结剂到反射腔之间形成的热阻。
SB
为反射腔，环氧树脂到印刷板间的热阻。
BA
为印刷板和接触环境空气的热沉之间组合的热阻 JS
结温计算:
TJ TA Pd JA
多元LED热阻
多元LED产品的热阻可
以采用并联热阻的模型
来确定. 1
1
1
Total _ Array _ RJ B LED(1) _ RJ B
由公式(1)(2)(3)可得到相同LED在不同条件的寿命数据 .
MTTF和结温
平均无故障时间: MTTF = A* e(Ea/kT) A = 3.71 x 10-12 (hrs) (Pre-exponential Factor) Ea = 1.5 (eV) (Activation Energy for WJ GaAs devices) (激活能) k = 8.617 x 10-5 (eV/ºC) (Boltzmann’s Constant)
LED(N ) _ RJ B
R R R
J B
J S
SB
1 Total _ Array _ RJ B
1
1 Total _
LED(1) _ RJ B
LED(N ) _ RJ B
Array _ R J B
LED_ Emitter _ RJ B N
1
1
1
Total _ Array _ RJ B
LED (1) _ R Total _ Array _ RJB J B
热阻测量
♣按照所施加的耗散功率和选择合适的加热时 间，就可以按下述公式计算被测器件的热阻。
θJX
TJ PH
K VF IH VH
♣测量LED热阻时，分为稳态热阻和瞬态热阻，稳态热
阻确定了整个器件的热性能。测量瞬态热阻时采用加
热脉冲宽度大于芯片而小于基板的热时间常数。加热
脉冲宽度通常在1－几百ms。由于不同封装LED的热
♣ A 36-pin rear-panel mounted connector provides full Kelvin connection for up to 16 devices. Each device under test is selected by front-panel push button.
正向电压VH
♣开关置1,快速加电流IM,测量正向
♣ 电ΔV压F=V│Ff。VFi-- VFf│
ΔTi =K·ΔVF
TJ=TJi+ ΔTi
这里TJi是测量开始前LED结温
的初始温度。
LED结温测量的电流电压波形
IM 选择至关重要。除取典 型值0.1,1.0,5.0,10.0毫 安外，可取伏安特性的 击穿点。
B.评价环境温度数据 使用产品标准或代表性测试数据来确定 最差环境温度TA
C.确定允许的耗散功率 例:已知LED热阻=120 ºC/W,TA=70 ºC. 计算最大耗散功率. 解:PD=(125 ºC-70 ºC)/ 120 ºC/W=0.71W.
热沉问题(结构)
热沉问题(面积)
•The term exposed surface area is the sum total of all surfaces of the heat sink exposed to convection. The "footprint area“ quantifies the projected area of the heat sink as shown in following diagram.
♣测试时，器件放入 1立方英尺容器。
♣仅对自然对流冷却 环境估算结温有用。
T T T JA
JA
PJTHJ
TAfiAnaflinaTlAinitial PH
Ainitial
P P H
JA
H
TAinitial
TAfinal