LED热学参数测试研究
LED封装的热学研究
2.网格划分（Grid generation）
Once the model has been completed, the software automatically generates basic grids to each component called system grids. However, system grids might not be sufficient for a high thermal gradient surface. The choice of grids affects both the solution and the convergence speed.Therefore, grid dependency study was performed. In this study, a grid independent model was performed using structured and nonuniform grid spacing across the computational domain. Grid independent for the through hole LED was achieved at Nx= 56, Ny=53, Nz= 51, which resulted in 151,368 total grids. Figure 3 shows the graph of grid independence study for through hole LED.
六、敏感性分析（Sensitivity analyses） • 经过对LED封装模型的分析和基于对 热阻的计算可知影响LED热阻的因素 有热沉材料性能，引线框架的机构， PCB板的性能，还有影响热对流的空 气流通速度。在此只选择引线框架来 具体分析。
最新4.4 LED的热学特性
构安特性
二、热阻
仪器的工作原理
热阻是沿热流通道上的温度差与通道上耗散的 功率P之比
Rt h =( Tj-Tx)/P
(2)
式中，Tj为施加大小为P的加热功率脉冲后测 得的LED结温；Tx为热沉铝基板上的温度。
二、热阻
仪器的工作原理
Tx=To ΔVF =VTj-VTo 联立（1）（2）两式，消去=(Tj-Tx)
4.4 LED的热学特性
内容
一、引言 二、热阻及测量 三、LED的工作温度与存储温度
正向电压法二极管热阻测试
二、热阻
仪器的工作原理
半导体器件在恒定电流下LED的正向电压与温 度具有很好的线性关系
VTj=VTo +K(Tj-To)
(1)
式中，VTj、VTo分别是Tj和To时的输入电压；K 是热敏温度系数，它与芯片衬底材料、芯片结
得到热阻表达式Rt h =ΔVF/（K·P）
二、热阻
三、LED的工作温度与存储温度
工作温度：-30~80℃是指环境温度，与热阻有 关，pn结温度保持在100 ℃以下。
存储温度：-40~100℃，同时一般要求相对湿 度以不结露为准。No Condensed
LED灯具光学参数检测技术
分享：深圳洪润照明股份有限公司LED灯具光学参数检测技术LED光源与传统光源在物理尺寸及光通量、光谱、光强的空间分布等方面均存在很大差异，LED检测不能照搬传统光源的检测标准及方法。
【LED灯具光学参数的检测】1、发光强度检测光强即光的强度，是指在某一特定角度内所放射光的量。
因LED的光线较集中，在近距离情况下不适用平方反比定律，CIE127标准规定对光强的测量提出了测量条件A(远场条件)、测量条件B(近场条件)两种测量平均法向光强的条件，2种条件的探测器面积均为1cm2。
通常情况下，使用标准条件B测量发光强度。
2、光通量和光效检测光通量是光源所发出的光量之总和，即发光量。
检测方法主要包括以下2种：(1)积分法。
在积分球内依次点燃标准灯和被测灯，记录它们在光电转换器的读数分别为Es和ED。
标准灯光通量为已知Φs，则被测灯的光通量ΦD＝ED×Φs/Es。
积分法利用“点光源”原理，操作简单，但受标准灯与被测灯的色温偏差影响，测量误差较大。
(2)分光法。
通过光谱能量P(λ)分布计算得出光通量。
使用单色仪，在积分球内对标准灯的380nm～780nm光谱进行测量，然后在同条件下对被测灯的光谱进行测量，对比计算出被测灯的光通量。
光效为光源发出的光通量与其所消耗功率之比，通常采用恒流方式测量LED 的光效。
3、光谱特性检测LED的光谱特性检测包括光谱功率分布、色坐标、色温、显色指数等内容。
光谱功率分布表示光源的光是许多不同波长的色辐射组成的，各个波长的辐射功率大小也不同，这种不同随波长顺序排列就称为光源的光谱功率分布。
利用光谱光度计(单色仪)和标准灯对光源进行比对测量获得。
色坐标是以数字方式在坐标图上表示光源的发光颜色的量。
表示颜色的坐标图有多种坐标系，通常采用X、Y坐标系。
色温是表示人眼看到的光源色表(外观颜色表现)的量。
光源发射的光与某一温度下绝对黑体发射的光颜色相同时，该温度即为色温。
在照明领域，色温是描述光源光学特性的一个重要参数。
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。
1.3 最大允许功耗PF m当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF×IFLED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。
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。
大功率LED和LED灯具的热性能测试
大功率LED和LED灯具的热性能测试近年来，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 <EIA/JESD511>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=⊿Vf/⊿Tj 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，<EIA/JESD511>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。
基于热学特性的LED光效的评价方法研究
摘
要 ：作 为普 通 照 明应 用 的光 源 ，光 效 是 其 主 要 指 标 之 一 。 与 传 统 光 源 不 同 ，Ｌ Ｄ 光 效 及 寿 命 等 与 结 温 密 切 相 Ｅ
关 ，因 此本 文通 过实 验 测 试 了 Ｌ Ｄ器 件 在 工作 时 温 度及 光度 的变 化 ，分 析 了现 有 评 价 Ｌ Ｄ 光效 的 方 法 包 括 短 时 间 Ｅ Ｅ 脉 冲 电流 法 与 在 一 定 结 温 下测 试 光 通量 的方 法 用 于评 价 照 明 用 Ｌ Ｄ光 效 存 在 的 问 题 ，给 出 了 标 准 散 热 器 光 效 的 评 Ｅ 价 方 法 ，并 通 过 实验 证 实 这 种 评 价 方 法 对 Ｌ Ｄ用 于 照 明 灯具 具 有 实 际 的指 导 意 义 。 Ｅ 关 键 词 ：电 光 源 ；照 明 电器 ；标 准 化 ；贸 易 技 术 壁 垒
ｐ ｏ ｓ ｄ ｓａ ｄ ｒ ａ ｉｔｒｌｇ ｔｎ ｆｉｉ ｎ ｙ ｅ ａ ｕ ｔｏ ｔ ｄ；ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｄ ｔ ａ ｈ ｖ ｌ ｔｏ ｔ ｏ ｆｔ ｅ Ｌ ｒｐｏ ｅ ｔｎ ａ ｄ ｒ ｄ ａｏ ｉｈ ｉ ｇ ｅｆｃｅ ｃ ｖ ｌ ａｉｎ ｍｅｈｏ ｎ ｏ ｆ ｍｅ ｈ ｔｔ ｅ ｅ ａｕａｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｈ ＥＤ ｉ
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LED热分析报告
目录1.对比模拟 (2)1.1模型参数及实验结果 (2)1.2 模拟输入参数 (2)2.当前模型分析 (3)2.1模型及结果 (3)2.3散热设计方向 (4)3.满足要求的散热器 (6)1. 对比模拟LED 综合性能评估实验室针对型号规格为SR03001的热管插片散热器进行了测试，并出了相关报告。
本节主要以此报告中涉及到的散热器为原型建模，给定相应的边界条件，借助ICEPAK 软件进行模拟，获得结果；将模拟结果与实验数据作对比，然后不断修正模型、模拟，直到模拟结果接近实验数据；目的是获得影响准确性的因素，结果显示：在建模过程中，准确的发热功率和减少不必要的简化对结果的准确性影响很大。
1.1模型参数及实验结果图1.1 散热器在ICEPAK 中的模型1.2 模拟输入参数模型的热管采用矩形截面代替原来的圆形截面，等效参数为截面面积。
表1.2 输入参数及模拟结果温度分布见图1.2，分析可知，模拟结果略高于实验温度，高3.82℃。
一般来说，模拟温度高于实测温度5℃以内都是合理的，因此，采用表1.2所示的输入参数来建立模型，得出的结果是可信的。
以此类推，后续的模型的输入参数均可照此法。
58.62C图1.2 温度分布图2.当前模型分析2.1模型及结果本节主要是根据现有模型参数，找出大概的散热器设计方向。
分析的原型是LED部门的一款散热器，长度定为300mm。
截面尺寸如图2.1所示。
图2.1 模型截面尺寸图2.2 温度分布图@60W LED图2.3 速度矢量图 @100W LED2.3散热设计方向针对该结构尺寸300×110×44（L ×W ×H ），可以从fin 厚度、高度、数目以及fin&fin 间距来进行散热设计，下面几个图示粗略的计算了散热结构设计方向（针对自然对流）。
图2.4 散热器参数图2.5 散热器随fin数目变化的温度曲线@110(W)×300(L)图2.5 散热器随fin厚度变化的温度曲线@110(W)×300(L)图2.6 散热器随总高度变化的温度曲线@110(W)×300(L)由图2.4~图2.6所知：针对@110(W)×300(L)情况，fin数目在10个左右较好；fin的厚度在工艺能够满足的情况下，越薄越好，一方面有利于散热，另一方面，可减少重量；散热器fin的高度越高，散热效果越好（但是受到制作工艺的限制）。
LED投影机热设计分析与测试
LED投影机热设计分析与测试首先，LED投影仪的热设计是为了保证其正常运行时温度不会过高，避免热量对设备造成损害。
在设计中应考虑到LED的功耗、散热器的散热性能和散热区域的流通空气等因素。
LED投影仪的散热器通常位于设备的背部或底部，并与电子元器件直接接触，以便快速散热。
此外，设计中还应考虑到设备的整体外观，以确保其在散热的同时具有美观的外观。
其次，LED投影仪的热分析是为了确定设备在运行中是否存在热问题，并根据分析结果进行优化。
通过计算和仿真，可以评估散热器的散热能力是否足够，以及热量在设备内部的传导和扩散情况。
如果发现热问题，可以通过增加散热器的散热面积、调整散热风扇的转速或更换更有效的散热材料来解决。
最后，LED投影仪的热测试是为了验证热设计和分析的结果是否准确，并评估设备在不同工作负载和环境条件下的散热性能。
测试通常使用专业的热像仪和温度传感器等工具，可以对设备的表面温度进行实时监测和记录。
测试结果可以帮助优化散热设计，确保设备在各种情况下都能保持正常的工作温度。
在LED投影仪的热设计、分析和测试中，还应注意以下几点：首先，要考虑到设备的散热性能与功耗之间的平衡，避免功耗过高导致散热不够。
其次，要选择合适的散热器和散热材料，以提高散热效率和散热均匀性。
此外，还要考虑到设备的可靠性和安全性，确保散热设计符合相关的安全标准和规范。
总之，LED投影仪的热设计、分析和测试是确保设备正常运行和提高其寿命的重要环节。
通过合理的热设计和分析，优化设备的散热性能，可以提高设备的稳定性和可靠性，为用户提供更好的投影体验。
脉冲法测量LED结温、热容的研究
２ Ｚ ￣ｉｎ ｏｉ Ａ ａ ｅ ｙ Ｈ ｎ ｚ ｏ １ ０ ８ Ｃ ｉ ． ｈ ａ ｇＰ ｌ ｅ ｃ ｄ ｍ ， ａ ｇ ｈ ｕ ０ １ ， ｈｎ ｃ ３ ａ）
第３ ７卷第 ７期
２１ ０ ０年 ７月
光 电工 程
Ｏｐ ｏ— ｅ ｔｏ ｉ ｇｉ ｅ ｉ ｇ ｔ Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃＥｎ ｎｅ ｒｎ
、 ＿ ７ ＮＯ ７ ｂｌ ． ． ３ Ｊ ｌ， ０１ ｕｙ ２ ０
文章编 号 ： １０ — ０ Ｘ（０ ００ — ０ ３ ０ ０ ３ ５ １ ２ １ ）７ ０ ５ — ７
温 的测量影响 小于 １ ， 宽应控制在 几个到十 几个 ｓ ℃ 脉 数量级上 ； 冲法与热 学积分 周期 法测 出的热容基本 吻合 。 脉 关键词 ：电流脉 冲法；Ｌ Ｄ结温 ；Ｌ Ｄ热容；半导体照 明 Ｅ Ｅ
中 图分 类 号 ：Ｔ １． Ｎ３ ２ ８ 文 献标 志 码 ：Ａ ｄ １． ６ ￣ｉ ｎ１ ０ —０ Ｘ． １．７ｏ ｌ ｏ ： ０３ ９ ． ｓ． ３５ １ ２ ００ ．ｌ ９ ｓ ０ ０
ｆｒ ｒ ｎｔ ｎｖ ｌ ｇ ｎ ｅ ｅ ａｅ ｕ ｅ ｔｕｅｓ ａ ｂａｎｔｅ ｕ ｃｉ ｍｐｒｔｒ． ｉａｙ ｂ ｓ ｇｔｅ ｕ ｃｉ ｏｗａｄ ｕ ｃ ｏ ｏｔ ｅｕ ｄｒｈ ｔｄｃｒ ｎ， ｓｒ ｃｎｏ ｔ ｎ ｔ ｎｔ ｅａ ｅ Ｆｎ ｌ ， ｙｕｉ ｎｔ ｎ ｊ ｉ ａ ｔ ｒ ｉ ｈｊ ｏ ｅ ｕ ｌ ｎ ｈｊ ｏ
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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
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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。
➢定义在某一给定时刻的热阻为瞬态 热阻抗，瞬态热阻抗反映了传热体 的热惯性在热量传递的瞬变过程中 对热阻的改变。
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结－管壳热阻
PT T P T JC
J H
PfiJnCaPlTHJ
LED热学参数测试研究
LED热学参数测试研究
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 工程中的一项关制环境的初始温 度稳定在接近室温的低温 (Tlow)状态，测量正向电压 Vlow。
JX
KVF IH VH
K a K b
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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
KVF IH VH
K a K b
♣测速仪数字显示0.5m/s—
5m/s空气速度。 ♣试验区截面:20.3x20.3cm2 。
♣ T型热电偶固定在试验区中心
边墙上。
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LED热学模型
LED PN结内产生的LE热D热量学参从数测芯试研究片开始沿着下述热学通道传输：
LED热学模型
➢ 总热阻可以表示为从结－环境这一热路（thermal
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。
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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。
来确定. 1
1 1
T_ o A t_ r a R r J l B a L y ( 1 E ) _ R J D B L( N E ) _ R D J B
R R R
J B
J S
S B
T_ o A 1 t_ r a R r J l B a L y ( 1 E ) 1 _ R J D B L( N E ) 1 _ R D J T B o _A tar_ lR r a J B yLE _E D N m _R i tJ B t
ΔTi =K·ΔVF TJ=TJi+ ΔTi
这里TJi是测量开始前LED结温 的初始温度。
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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。
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热阻测试波形
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校准测量数据的冷却曲线
JA
H
T Ainitial
T Afinal
分别表示容器内一个限定 位T置Ainit的ial 热平衡初始和最终 温度。
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NC-100 Natural Convection Chamber
自然对流(静止空气) 热参数测量腔
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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
PTPifinnailTtPiianitlial
PH
H
PH
芯片耗散功率
♣ LED结到管壳之间形成的
热阻。
PH
♣要求一个无穷大热沉和管壳
顶面相接触。
TPinitial
T Pfin a l
热平衡初始管壳温度
热平衡最终管壳温度 JCPTHJ
TPfinalTPinitial PH
♣ 可以用内部嵌有热电偶的
大 块无氧铜替代。
1
1
1
T_ o A t_ r a R r J l B LE Da 热学L 参数测T y 试( 研o 1 究_ E ) A t_ a R r_ l R r a J J D BB yL E _ E D N m L _R i tJ B t( e N E r ) _ R D J B
C/mv
♣ 记录热沉的温度变化，达
到 稳态时测试。 LED热学参数测试研究
结－环境热阻
JA
♣ LED结到周围环 境形成的热阻。
♣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
JAPJTHJ
TAfAinfailTnAainlitiaAl initial PH
P P H