LED的结温
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)。
LED结温及热阻的测量
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。
关键词:发光二极管、结温、热阻、峰值波长、能量比引言发光二极管（LED）由于其亮度高、功耗低、寿命长、可靠性高、易驱动、节能、环保等特点，已被广泛应用于交通、广告和仪器仪表的显示中，现已在特殊照明中获得应用[1][2]，并将成为普通照明中的主要光源[3]。
目前世界上生产和使用LED呈现急速上升的趋势，但是LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降[4]，这主要是由于LED结温升高导致的。
2002年Hongetal.[5]研究结果表明，AlGaInP红色LED的峰值波长的偏移与结温的变化存在线性关系。
对于白光LED，随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率（W/B）与结温存在关系。
本文首先对LED的结温进行研究，由此可得到LED的热阻。
然后在测量结温的同时，测量LED光谱变化，可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能量比（W/B）之间存在一定的关系。
因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。
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[6]。
实验原理如图1所示，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。
关于 LED冷光源 热阻 结温三个问题
关于 LED冷光源热阻结温三个问题
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。
LED结温测试方法总结
LED 结温测试（参考：LED 结温测试方法研究）1. 红外热像法2. 光谱法：利用LED 结温升高时，LED 的主波长或λp 就会向长波长漂移，其正法线方向的亮度B0也会下降，主波长会漂移。
有实验数据表明当结温每升高10℃，则波长向长波漂移1nm.3. 管脚温度法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。
通过测量正向电压确定结温具体方法如下：（1） 测量温度系数Ka. 将LED 置于温度为T A 的恒温箱中足够时间至热平衡，此时T jA =T Ab. 用低电流（可以忽略其产生的热量对LED 的影响，如I f =0.1,1.0,5.0,10mA ）快速点测LED 的V fAc. 将LED 置于温度为T B (T B >T A 的恒温箱中足够时间至热平衡，此时T jB =T Bd. 重复步骤b ，测得V fBe. 计算KA B fA fB jA jB fAfB T T V V T T V V K --=--=（2） 测量在输入电功率加热状态下的变化a. 将LED 置于温度为T A 的恒温箱中，给LED 输入额定I F 使其产生自加热b. 维持恒定加热电流I F 足够时间至LED 工作热平衡，此时V F 达到稳定，记录I F ，V Fc. 迅速切换到测量电流源I f ，立即进行(l)之b 步骤，测量V f（3） 结温、热阻计算fA f f V V V -=∆K V V T fAf j -=6. 脉冲电流法。
LED结温测算方法
LED结温测算⽅法⽬录第⼀章电压法测量结温第⼀节电压法测算结温的理论依据第⼆节K系数的测量1. 测量K系数的原理2. 关于K系数的说明3. 测试电流⼤⼩对K系数的影响4. K系数测量⽅法5. 数据处理6. 关于器件⼚商提供K值的建议7. K系数测量误差问题第三节利⽤K系数测算结温第⼆章热阻法测算结温第⼀节热阻法测算结温的基本原理第⼆节热阻法测结温的问题1. 为什么要⽤热阻法测结温2. 热阻参考点的选择3. 器件传热状况的影响4. 温度的影响5. 热阻法测结温参考点的正确选择第三章其它测结温⽅法简介前⾔关于 PN 结温度的测量，以往在半导体器件应⽤端测算结温的⼤多是采⽤热阻法，但这种⽅法对LED 器件是有局限性的，并且以往很多情况下被错误地应⽤。
应⽤热阻法的错误之处，以及其局限性，本⼈已在⽂献【1】中有详细阐述。
本⼈认为应该摒弃热阻法。
现在出现了不少新的测结温的⽅法，但其中⼀些⽅法也许并不能很好地反映结温。
⽐如红外成像法，理论上讲这只是测量器件表⾯或芯⽚表⾯的温度，不可能测量到实际 PN 结处的温度。
光谱法则只是个别专业测试机构能够进⾏，仪器昂贵，不适于器件使⽤者⽇常⼯作。
实际上，⽆论从专业测量，还是业余测量，最简便易⾏、最准确的、最基础的，还是电压法测算结温。
热阻法其实是在电压法基础上衍⽣⽽来的。
由于现在测量显⽰精度达 1mV 的仪表很便宜，器件使⽤者完全没有必要采⽤热阻法来测算结温。
本⽂主要是介绍电压法测算结温。
也介绍了热阻法测算结温，并提出热阻法存在的问题。
最后简单介绍了⼀些其它测结温的⽅法。
本⽂介绍的电压法测算结温的⽅法，是从⼀般⼯程应⽤的⾓度来讲。
主要是为⼀般的器件⼚商和器件使⽤者提供⾃⼰测试的⽅法。
因此所述的⽅法中，使⽤的⼀些仪器不能与专业的仪器设备⽐较，但精度和准确性不⽤担⼼。
这⽅⾯只要你懂得了物理原理就明⽩了。
关键还是看具体的操作者对测试机构的设计和仪表的选择，以及操作中的精⼼程度。
大功率LED结温方法
大功率LED 结温方法GaN 基白光LED 结温测试方法1. 正向电压法(forward voltage method)原理：初始电压与初始结温符合很强的线性关系KV V T T t j 00-+= 其中T0是作为参考的环境温度,V0是在T0下的初始电压;Tj 和Vt 分别是稳定时的结温和正向电压。
系数K 可以通过测量两组不同的参考温度和电压得到K=(V1-V0) /(T1-T0),也可以通过测量多组参考温度和电压作线性拟合得到。
K 值测量测量时将LED 放置在控温烤箱中，施加小电流（10mA ），分别在不同的烤箱温度下（Ta1,Ta2）,每个温度阶段恒温30min （样品为1WLED 加散热片，如果未加散热片可另外考虑），使得结温与环境温度一致，测试过程中保持电流恒定。
测量LED 的正向电压（Vf1,Vf2）,这时可近似认为；K=(V1-V0) /(Ta2-Ta1)Rth 为热阻Rth=（Tj-Tb ）/PTb 为测试得到的基板底部的温度，P 为L E D 的耗散功率,Tb 用热电偶实时测量LED 基板底部的温度。
2. 管脚法(Pin method)原理：管脚温度法是利用LED 器件的热输运性质,通过测量管脚温度和芯片耗散的热功率,以及热阻系数来确定结温p j j p j R P T T -+=*其中Tp 是管脚温度,Tj 是结温;Pj 是LED 芯片耗散的热功率;R Θj-p 是从结到管脚的热阻系数,可以由厂家给出,或者由实验确定,本实验中结合电压法测量来确定热阻系数文献中提到热阻系数由电压法测得，而电压法又会存在误差，所以此方法误差会较大一些。
3. 蓝白法（non-contactmethod for determining junction temperatur ） 原理：利用白光LED 的发光光谱分布(SPD)来测量结温,最大的优点是不需要破坏器件的整体性,是一种非接触的结温测量方法。
蓝白比R 与结温都有较好的线性关系,可通过测量光谱算得R 值,然后用下面的换 算公式得到结温：rj K R R T T 00-+= 其中T0为参考结温,Tj 是要测量的结温;R0和R 分别是结温为T0和Tj 时的蓝白比;Kr 是比例系数,可以通过测量两组不同的参考结温和蓝白比得到Kr=(R0-R1) /(T0-T1),也可以通过测量多组已知结温情况下的蓝白比作线性拟合。
什么是LED 的结温
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。
现在世界上知名的LED 光源品牌CREE、LUMILED（流明）、CIZITEN（丰田合成）、NICHIA（日亚）、ORSAM、首尔半导体。
光效：单位每瓦流明 Lm/w，说明电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示真空普通灯泡的光效约为 7-8LM/W、充气普通灯泡的光效约为10-13 LM/W高色温卤钨灯的光效约为 26-28 LM/W、日光色荧光灯的光效约为 40-65 LM/W 三基色荧光灯的光效约为 65-80 LM/W、荧光高压汞灯的光效约为 40-60 LM/W 超高压氙灯的光效约为 30-35 LM/W、高压钠灯的光效约为 90-120 LM/W金属卤化物灯的光效约为 70-100 LM/W理论计算表明，1W能量如果全部转变为视见函数最高的555NM 波长的光时，光效可达680LM/WLED 封装生产工艺流程1.芯片检验外观检验：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整。
2.扩晶由于LED 芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。
我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED 芯片的间距拉伸到约0.6mm.也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。
3.点固晶胶在LED 支架的相应位置点上银胶或绝缘胶.（对于GaAs、SiC 导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。
对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED 芯片，采用绝缘胶来固定芯片），评估一款银胶的好坏主要有两点：一、粘稠度（一般在3000-4000cps）二、热量传导率（目前我司采用的是美国银胶EPO-TEK 公司生产导热系数为29W/mk）三、固化条件工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求.由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的解冻、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项.4.备固晶胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED 背面电极上，然后把背部带银胶的LED 安装在LED 支架上.备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺（一般应用于做数码管生产上面）。
led灯具工作结温的检测方法及应用
led灯具工作结温的检测方法及应用LED灯具作为具有节能效果的照明设备，越来越多的应用于家庭和商业等场所，作为一种新型的照明设备，使用正常情况下具有非常好的节能性能。
但是，LED一种温敏器件，当它的温度升高时，它的寿命将会大大缩短，所以对其工作结温进行有效的检测是非常重要的。
LED工作结温检测的方法主要有两种，分别是外部温度检测和深层温度检测，其中外部温度检测就是通过在LED灯具表面上安装一个温度传感器检测LED灯具的表面温度，而深层温度检测则是通过放置LED灯具内部一个温度传感器，来检测其内部温度。
外部温度检测的优点是成本低，检测精度高，设备及控制简单，但是这种检测方法受到环境温度的影响很大，而且只能检测到LED灯具表面的温度，不能检测到LED灯具内部的温度，而深层温度检测则没有这样的问题。
深层温度检测主要通过将温度传感器放置在LED灯具内部，检测LED灯具内部的温度，这种检测比较准确，检测结果也比较可靠，但是安装的成本比较高，而且这种检测方法受电路设计的影响也很大。
此外，还有一种LED灯具工作结温的检测方法，即利用摄像机实现LED灯具的热成像检测，它可以从LED灯具的表面温度、热聚集区域和散热状况等几个方面对LED灯具的整体工作状况进行综合检测，而且这种检测方法安装成本低，检测结果准确，而且可以实现远程监控，有利于LED灯具的维修和保养工作。
LED灯具工作结温的检测方法及其应用范围也非常广泛，主要应用于照明领域，包括家庭、商业机构和工业场所等，这些地方使用的LED灯具需要定期进行检测，以保证它们的正常使用。
此外，LED灯具的工作结温检测也可以广泛应用于汽车制造行业。
例如，在汽车照明系统的燃料管理系统中，LED灯具的工作结温是一个重要的环节，需要对其进行有效的检测，以确保其正确的工作。
综上所述，LED灯具的工作结温检测是非常重要的，它可以有效地检测LED灯具的温度状况，帮助改善LED灯具的照明效果，确保LED灯具的正常使用，从而更好地节能环保。
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结温和功率
现在的高端发光二极管通常使用高导热材料，冷却系统的设计也与环境温度和特定的最终用途相符，以降低结温，从而应用于从装饰照明到汽车大灯等关键需求，目前LED的最大允许结温是有限的，大约120-135度（最近的记录最高可达185度），而白炽灯灯丝的工作温度为1500-3000度，相比之下，结温是发光二极管应用发展的主要障碍。
同时，为了提高LED的功率，即提高电输入能量以获得尽可能大的光功率输出，但这也会导致LED在工作过程中放出大量的热，使管芯结温迅速上升，输入功率越高，发热效应越大。
温度的升高将导致器件性能的变化与衰减，甚至失效。
1、结温-LED光输出实验指出，发红、黄光的InGaAlP LED与发蓝、绿光的InGaN LED，其光输出强度均明显依赖于器件的结温。
也就是说，当LED的结温升高时，器件的输出光强度将逐渐减小；而当结温下降时，光输出强度将增大。
InGaAlP LED的光输出相对量随温度的变化，以25˚C作为器件性能的基准点，InGaAlP 橙色的LED比红色的LED具有更高的温度灵敏度。
当结温升至100˚C时，琥珀色器件的输出通量降去了75％。
对于InGaAlP LED，温度系数仅与器件的发光波长有关，而与衬底是否透明无关，进一步的实验指出，InGaAlP的发光波长越短，器件的出光通量随温度增加衰减得越快。
InGaAlP LED 假设25˚C时LED的值为100%，那么当结温升至100˚C时，640nm、620nm与590nm的InGaAlP LED的光输出分别为原始值的42％、30％与20％。
对于InGaN系列的LED，出光通量随温度的变化远小于InGaAlP LED，随着发光波长变短，光输出通量随温度的变化越不明显。
一般情况下，这种变化是可逆与可恢复的，这种效应的发生机制显然是由于材料的一些相关参数会随温度发生变化，从而导致器件参数的变化。
如随温度的增加，电子与空穴的浓度会增加，禁带宽度会减小，电子迁移率也将减小。
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灯珠结温测试方法
led灯珠结温测试方法英文回答：LED Die Temperature Measurement Methods.Determining the junction temperature (Tj) of an LED die is crucial for ensuring optimal performance and reliability. Accurate Tj measurement enables the assessment of thermal management effectiveness and the prediction of LED lifespan. Several methods are commonly used to measure LED die temperature:1. Forward Voltage (Vf) Method.The forward voltage (Vf) of an LED decreases linearly with increasing temperature. By measuring the Vf at a known temperature and then at the operating temperature, the temperature difference can be calculated using thefollowing equation:ΔTj = (ΔVf / αVf) (1 + αTj)。
where:ΔTj is the temperature difference.ΔVf is the difference in forward voltage.αVf is the temperature coefficient of forward voltage.αTj is the temperature coefficient of Vf at the reference temperature.This method is simple and non-invasive but requires accurate knowledge of αVf and αTj.2. Light Output Power (LOP) Method.The light output power (LOP) of an LED decreases exponentially with increasing temperature. By measuring the LOP at a known temperature and then at the operating temperature, the temperature difference can be calculated:ΔTj = (1 / β) ln(LOP1 / LOP2)。
LED结温
测量LED结温电压法还是热阻法夏俊峰 2012.03.29这里先要说明，本文的目的不是搞纯理论研究，是从实际应用出发，来为大家讲解可行的方法。
现在很多人都认识到，做LED应用产品，不能通过灯具外壳的温度来判断LED芯片的具体温度了，重要的还是要得到LED芯片的具体温度。
但是如何得到LED的结温值呢？测量PN结的结温，是不可能用温度探头直接去测量的。
现在为一般人所知道的可以采用的方法有：热阻法、电压法、红外成像法。
红外成像法对我们一般人来讲，是不能做的，买不起那个设备或没有必要为几次测量去买。
即使采用红外成像法测试，也不见得就是准确的。
因为，虽然可以对不同的温度成像，但要得到准确的具体温度值，还涉及到很多方面，最重要的就是材料的表面发射率问题。
如果发射率设定的不准确，得到的温度值就不准确。
在LED芯片表面，其材料也不是一种，因此，测量时按那个材料来设定发射率值，这就是问题。
而且，它测量的是芯片表面的温度，是否能说是PN结的温度？也只能是近似而已。
那么，对我们这些搞产品应用的来讲，要想测量结温，以我们可能有的装备来讲，只能采用电压法和热阻法。
但是，正如本文题目，是用电压法还是用热阻法？至于采用哪种方法，首先要搞清它们测量的原理。
电压法测量结温的原理这部分的内容，我在“LED电压与结温关系的测量与应用问题”【1】一文中有讲，这里为了大家方便，将主要内容再做叙述。
根据半导体理论，PN结的电压与电流、温度有如下关系：V＝T·k（lnC·I+Eg）/q （1）式中：C＝A q L p Nc Nv /τp N D（C中的参数，都是材料参数，一旦芯片制造完成，就不变了，我们在这里对它们不必深究，有兴趣的去学习半导体物理和晶体管原理方面的内容。
）（1）式中，PN结电压不仅是温度的函数，还是电流的函数。
而且跟电流的关系不是线性的，而是对数关系。
这一点非常重要！这一点说明，在不同工作电流下，电压－温度关系是不同的。
LED结温(Tj)温度测量概述
LED结温(Tj)温度测量概述摘要:本文介绍了一种LED结温(Tj)温度测量的一些基础知识和一种简单的测量方法。
通过该方法测量得到的数据,对汽车灯具中LED散热设计有一定的参考作用。
关键词:LED(结温) LED的热电阻LED的工作功率因LED具有寿命长、耐候性能好等优点,近年来在汽车照明领域中得到了广泛的应用。
虽然LED具有很多优点,但是其作为光电器件,在工作过程中却只有约15%～25的电能可以转换成光能,其余的电能基本都会被转化成热能。
因此,如果采用LED作为光源运用于车灯照明中时,LED的结温(Tj)测量就成为了散热设计的关键点。
1 LED结温(Tj)的含义:LED的结温(Tj)简单来讲,就是LED本身的温升极限,英文含义为:Temperature Junction。
LED的基本结构是一个半导体的PN结,由于LED的芯片均具有很小的尺寸。
因此一般把LED芯片的温度视之为结温。
LED的结温高低直接影响到其发光效率,器件寿命,可靠性,发射波长等,保持LED结温在允许的范围内,是LED能否发挥出应有机能的关键一环。
2 影响LED结温(Tj)上升的主要因素:2.1 发光效率是导致LED结温升高的主要原因以目前的LED生产水平,虽然通过采用先进的生产材料和器件加工工艺,已经尽可能的将LED绝大多数的输入电能转化成了光辐射能；但是由于LED的芯片材质往往会比周围的介质相比具有大得多的折射系数,致使芯片内部产生的大部分光子无法顺利的溢出,而在芯片与介质面产生全反射,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,导致结温升高。
2.2 器件不良的电极结构也是造成结温升高的原因之一结温区域的材料、导电银胶等均存在着一定的电阻值,这些电阻相互叠加,构成了LED器件的串联电阻。
当电流通过PN结时,同时也会流经这些产生电阻的区域,从而产生热,导致芯片的温度或结温上升。
2.3 LED的散热能力是决定结温工地的另一个关键因素由于环氧树脂是一种低导热材料,因此,PN结产生的热量很难通过透明的环氧树脂向上散发到环境中去。
《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，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结温(Tj)温度测量概述5页word文档
LED结温（Tj）温度测量概述因LED具有寿命长、耐候性能好等优点，近年来在汽车照明领域中得到了广泛的应用。
虽然LED具有很多优点，但是其作为光电器件，在工作过程中却只有约15%～25的电能可以转换成光能，其余的电能基本都会被转化成热能。
因此，如果采用LED作为光源运用于车灯照明中时，LED的结温（Tj）测量就成为了散热设计的关键点。
1 LED结温（Tj）的含义：LED的结温（Tj）简单来讲，就是LED本身的温升极限，英文含义为：Temperature Junction。
LED的基本结构是一个半导体的PN结，由于LED 的芯片均具有很小的尺寸。
因此一般把LED芯片的温度视之为结温。
LED 的结温高低直接影响到其发光效率，器件寿命，可靠性，发射波长等，保持LED结温在允许的范围内，是LED能否发挥出应有机能的关键一环。
2 影响LED结温（Tj）上升的主要因素：2.1 发光效率是导致LED结温升高的主要原因以目前的LED生产水平，虽然通过采用先进的生产材料和器件加工工艺，已经尽可能的将LED绝大多数的输入电能转化成了光辐射能；但是由于LED的芯片材质往往会比周围的介质相比具有大得多的折射系数，致使芯片内部产生的大部分光子无法顺利的溢出，而在芯片与介质面产生全反射，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，导致结温升高。
2.2 器件不良的电极结构也是造成结温升高的原因之一结温区域的材料、导电银胶等均存在着一定的电阻值，这些电阻相互叠加，构成了LED器件的串联电阻。
当电流通过PN结时，同时也会流经这些产生电阻的区域，从而产生热，导致芯片的温度或结温上升。
2.3 LED的散热能力是决定结温工地的另一个关键因素由于环氧树脂是一种低导热材料，因此，PN结产生的热量很难通过透明的环氧树脂向上散发到环境中去。
其大部分热量只能通过衬底、银胶、壳体、环氧粘结层、PCB板向下发散。
光谱法测led结温的
光谱法测led结温的
LED（Light-Emitting Diode）的结温是指LED晶片在正常工作情况下的温度。
测量LED结温通常采用光谱法，以下是使用光谱法测量LED结温的基本步骤：
1.准备工作：确保测量环境稳定，无干扰光源，并根据需要
选择适当的测温设备。
2.进行基准测量：在LED未通电之前，使用光谱仪测量LED
的冷态光谱。
这一步旨在建立冷态光谱作为后续温度测量
的基准。
3.通电并测量光谱：将LED通电，让其工作在正常工作条件
下。
同时，使用光谱仪测量LED的热态光谱。
测量时间应
足够长，以确保稳定的LED温度。
4.分析光谱：将冷态光谱和热态光谱进行比较和分析。
LED
发光过程中的波长偏移可以反映出LED的温度变化。
5.温度推导：使用事先建立的冷热态光谱关系，在热态光谱
中的波长偏移量和冷热态之间的关系，反推出LED的结温。
需要注意的是，在实际测量中，还有其他因素可能对LED结温测量结果产生影响，如LED背光散热效果、环境温度等。
因此，为了提高测量准确性，可以考虑将多种测温方法相结合，如红外热像仪、接触式测温设备等。
综上所述，光谱法是一种常用的测量LED结温的方法，通过分析LED的光谱波长偏移，可以推导出LED的结温水平。
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LED的结温计算LED的PN结结温主要影响LED光通量和寿命，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。
LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降，这主要是由于LED结温升高导致的。
对于白光LED，随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率（W/B）与结温存在关系。
首先对LED的结温进行研究，由此可得到LED的热阻。
然后在测量结温的同时，测量LED光谱变化，可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能量比（W/B）之间存在一定的关系。
因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。
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。
实验原理如图1所示，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同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→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。
若LED的结温为T J，环境空气的温度为T A,散热垫底部的温度为T c（T J＞T c＞T A。
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R JC（LED的热阻）、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为R CB、P CB传导到环境空气的热阻为R BA,则从管芯的结温T J传导到空气T A的总热阻R JA与各热阻关系为：R JA=R JC+R CB+R BA 各热阻的单位是℃/W。
可以这样理解：热阻越小，其导热性能越好，即散热性能越好。
如果LED的散热垫与PCB的敷铜层采用回流焊焊在一起，则R CB=0，则上式可写成：R JA=R JC+R BA散热的计算公式若结温为T J、环境温度为T A、LED的功耗为P D,则R JA与T J、T A及P D的关系为：R JA=（T J－T A）/P D (1)式中P D的单位是W。
P D与LED的正向压降VＦ及LED的正向电流IＦ的关系为：PＤ=VＦ×IＦ (2)如果已测出LED散热垫的温度T C，则(1)式可写成：RＪＡ=(T J－T C)/P D+(T C－T A)/P D则RＪC=(T J－T C)/P D (3)RＢＡ=(T C－T A)/P D (4)在散热计算中，当选择了大功率LED后，从数据资料中可找到其R JC值；当确定LED的正向电流I F后，根据LED的V F可计算出P D；若已测出T C的温度，则按（3）式可求出T J来。
在测T C前，先要做一个实验板（选择某种PCB、确定一定的面积）、焊上LED、输入I F电流，等稳定后，用K型热电偶点温度计测LED的散热垫温度T C。
在（4）式中，T C及T A可以测出，P D可以求出，则R BA值可以计算出来。
若计算出T J来，代入（1）式可求出R JA。
这种通过试验、计算出T J方法是基于用某种PCB及一定散热面积。
如果计算出来的T J小于要求（或等于）T J max，则可认为选择的PCB及面积合适；若计算来的T J大于要求的T J max，则要更换散热性能更好的PCB，或者增加PCB的散热面积。
另外，若选择的LED的R JC值太大，在设计上也可以更换性能上更好并且R JC值更小的大功率LED，使满足计算出来的T J≤T J max。
这一点在计算举例中说明。
计算举例这里采用了NICHIA公司的测量T C的实例中取部分数据作为计算举例。
已知条件如下：LED：3W白光LED、型号MCCW022、R JC=16℃/W。
K型热电偶点温度计测量头焊在散热垫上。
PCB试验板：双层敷铜板（40×40mm）、t=1.6mm、焊接面铜层面积1180mm2背面铜层面积1600mm2。
LED工作状态：IＦ=500mA、VＦ = 3.97V。
按图9用K型热电偶点温度计测T C，T C=71℃。
测试时环境温度T A = 25℃.1.T J计算T J=R JC×P D+T C=R JC（I F×V F）+T C=16℃/W（500mA×3.97V）+71℃=103℃2.R CＡ计算R CA=（T C－T A）/P D =（71℃－25℃）/1.99W =23.1℃/W3.RＪＡ计算R JA=R JC+R BA =16℃/W+23.1℃/W=39.1℃/W如果设计的T J max=90℃，则按上述条件计算出来的T J不能满足设计要求，需要改换散热更好的PCB或增大散热面积，并再一次试验及计算，直到满足T J≤T J max为止。
另外一种方法是，在采用的LED的R JC值太大时，若更换新型同类产品R JC=9℃/W(I F=500mA 时V F=3.65V)，其他条件不变，T J计算为：T J=9℃/W（500mA×3.65V）+71℃=87.4℃上式计算中71℃有一些误差，应焊上新的9℃/W的LED重新测T C（测出的值比71℃略小）。
这对计算影响不大。
采用了9℃/W的LED后不用改变PCB材质及面积，其T J符合设计的要求。
LED温度问题LED光源不能超过80℃，随着LED温度的升高，其光输出和寿命则相应降低。
表2 大功率白光LED的结温T，在亮度衰减70%时与寿命的关系集成式LED光源散热设计：(1)光源的散热结构：大功率的LED模块，采用特殊的绝缘陶瓷基板代替传统的PCB板，将LED产生的热量能够迅速通过陶瓷基板传导至散热板，并通过散热板和灯具散热(见下图)。
根据傅立叶导热公式立叶导热公式：以25颗LED芯片、约30W功率的集成式光源为例，LED芯片面积约1mm2，因陶瓷基板非常薄，则芯片与陶瓷基板的导热密度为q1=Q/A=30/5×5×10-6=1.2×10６ W/㎡接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则陶瓷基板与芯片间的温度差为△T1=(q1×δ)/λ=(1.2×106×0.03×10-3)/3=12℃陶瓷基板尺寸为直径30mm的圆，则导热铝板与陶瓷基板的导热密度为q2=30/（π15×15×10-6）=(2/15π)×106 W/㎡接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则陶瓷基板与导热铝板间的温度差为△T2=（q2×δ)/λ=(2/15π)×106×0.03×10-3 /3=4.2℃由此可见，导热铝板与LED结温相差16.2℃，考虑制造误差，按导热铝板比LED结温低18-20℃计算，所以，要使光源寿命(光衰到70%)在30000小时，LED导热板的温度应低于60℃。
灯具的散热结构: 超大功率LED散热板直接与灯具外壳接合，并在灯具的外壳上增加散热筋，以增加散热面积，使LED的工作温度满足其要求，以保证寿命和光衰的要求。
下表为GGE802-SL2X30W LED光源装入灯具内实测的温度值由此可见，LED路灯在环境温度为30℃左右时，导热铝板的温度稳定在65-66℃，此时LED 结温应在85℃左右，根据表2可查出，此路灯LED光源的理论的使用寿命(光衰到70%)为29500小时。
集成式LED路灯配光问题LED为180度定向发光，配光如下图：传统光源有60%以上的光线要通过二次或二次以上反射才能达到配光要求，而LED则只有30%的光线通过二次反射，LED灯具效率要高于传统光源配光问题通过将精确设计的塑料透镜直接封装在LED芯片上得以很好的解决，并且减少原来在LED上加透镜的加工误差(误差值仅为0.1mm)。
其配光曲线如下：其次，灯具的散热问题通过直接散热结构和对流散热结构解决。
(1)直接散热结构：将LED 的铜柱与灯体外壳之间通过导热片直接贴在一起，实现了LED的铜柱与灯体外壳之间通过导热片直接散热，因此从LED芯片到空气的传热过程只通过三层阶段，散热效果好。
经测试用相同的LED、相同的材质，这种直接散热结构下的LED芯片比传统的散热结构的LED芯片低了3-5%(结构如下图)。
1、灯体(散热器) 3、LED散热铜柱(封装件) 4、LED芯片 5、透镜注：铜柱与芯片间涂有耐高温、高导热率的硅胶根据上面的傅立叶公式，因LED光源为分散式点阵排列，30颗LED的分布面积与1颗LED相应成倍增加，以单颗LED芯片、约1W光源计算，则温升与30颗相同，LED芯片面积约1mm2，导热铜柱尺寸为φ4mm，则芯片与铜柱的导热密度为q1=1/1×1×10－６=10６W/㎡接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则导热铜柱与芯片间的温度差为△ T1=(q1×δ)/λ= (106×0.03×10-3 )/3=10℃考虑制造误差，LED底部导热铜柱应比LED结温低13-15℃，所以，要使光源寿命(光衰到70%)在30000小时，根据表2可知，LED导热铜柱的温度应低于65℃。
导热铜柱尺寸为φ4mm，则灯体(散热器)与导热铜柱的导热密度为：q2=1/π2× 2×10-6=(0.25/π)×106 W/㎡接触处的导热片的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.3mm,则灯体(散热器)与导热铜柱间的温度差为△T2=(q2×δ)/λ=( (0.25/π)×106×0.3×10-3 ) /3=7.96℃由此可见，灯体(散热器)与LED结温相差17.96℃，考虑制造误差，按灯体(散热器)比LED 结温低20-22℃计算。
下表为LED光源装入灯具内实测的温度值，测试环境为封闭的房间，无自然风，其导热完全靠灯体的传导和对流进行。
由此可见，灯体(散热器)底部与铜柱的温差为8-12℃，稳定在8℃左右，与理论值7.96℃相符。