LED结温和功率
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)。
《大功率LED结温与热阻测量研究》
《大功率LED结温与热阻测量研究》一、引言随着LED技术的不断发展，大功率LED已成为现代照明领域的重要应用之一。
然而，由于大功率LED在工作过程中会产生大量的热量，其结温与热阻的测量成为了影响其性能和寿命的关键因素。
因此，本文旨在研究大功率LED结温与热阻的测量方法，为LED的优化设计和应用提供理论依据。
二、大功率LED结温与热阻的基本概念结温是指LED芯片内部PN结的温度。
在大功率LED的工作过程中，由于电能的转换和光能的辐射，会产生大量的热量，使得LED结温升高。
而热阻则是描述LED器件在单位时间内单位体积所产生热量对结温上升的阻碍能力。
因此，了解大功率LED 的结温与热阻，对于提高其性能和延长其寿命具有重要意义。
三、结温与热阻的测量方法（一）结温的测量方法1. 光学法：通过测量LED的光参数，如光通量、色温等，间接推算出结温。
该方法简单易行，但精度较低。
2. 电学法：通过测量LED的电学参数，如正向电压、反向电流等，结合LED的电热转换关系，计算出结温。
该方法精度较高，但需要一定的专业知识和设备。
3. 热像仪法：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。
该方法具有较高的测量精度和空间分辨率。
（二）热阻的测量方法1. 稳态法：通过在特定条件下使LED达到稳态工作状态，测量其结温和环境温度，计算热阻。
该方法简单易行，但需要较长时间达到稳态。
2. 瞬态法：通过在较短的时间内对LED施加一定功率的电脉冲，测量其温度变化，从而计算热阻。
该方法测量时间短，但需要较高的技术水平和设备精度。
四、实验设计与实施（一）实验材料与设备实验所需材料包括大功率LED器件、热电偶、温度传感器、数据采集器等。
实验设备包括恒流源、加热装置、红外热像仪等。
（二）实验步骤1. 将大功率LED器件固定在加热装置上，并连接恒流源和温度传感器。
2. 逐渐增加LED的工作电流，同时记录其工作状态下的电压、电流等电学参数以及通过红外热像仪测得的表面温度数据。
led的灯珠的结温
LED的灯珠的结温1. 介绍LED灯珠LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，可以将电能转化为光能。
它具有高效、节能、寿命长等特点，因此被广泛应用于照明、显示和通信等领域。
在LED中，灯珠是最基本的发光单元。
2. 灯珠的结温概念灯珠的结温是指LED芯片内部的温度，也称为芯片结温或Tj。
它是衡量LED工作状态和性能稳定性的重要指标。
3. 影响灯珠结温的因素3.1 光通量光通量是指单位时间内从光源发出的光功率，单位为流明（lm）。
当光通量较大时，意味着LED芯片需要消耗更多的电能来产生更多的光，从而导致芯片温度上升。
3.2 散热设计良好的散热设计可以有效降低LED芯片的结温。
散热器、散热胶和散热风扇等散热装置可以帮助将芯片产生的热量迅速散发到周围环境中。
3.3 工作电流LED芯片的工作电流也会对结温产生影响。
较大的工作电流会导致芯片发热量增加，进而使得结温升高。
3.4 环境温度环境温度是指LED灯珠所处的周围环境温度。
较高的环境温度会导致LED芯片难以散热，从而使得结温升高。
4. 结温对LED性能的影响4.1 光衰当LED芯片的结温升高时，其光衰速率也会加快。
光衰是指LED光通量随时间逐渐减小的现象。
过高的结温会缩短LED灯珠的使用寿命。
4.2 光效光效是指单位功率下所发出的光通量。
当LED芯片工作在较低结温下时，其光效较高；而当结温升高时，光效则下降。
4.3 可靠性结温过高还会对LED芯片的可靠性产生负面影响。
过高的结温可能导致元器件老化、损坏或失效，从而降低LED灯珠的可靠性。
5. 结温的测试与控制为了确保LED灯珠的正常工作和稳定性能，需要对其结温进行测试和控制。
5.1 测试方法常见的结温测试方法包括接触式测量和非接触式测量。
接触式测量通常使用热电偶或红外测温仪，直接接触或瞄准LED芯片进行测量。
非接触式测量则利用红外热像仪等设备，通过检测LED芯片发出的红外辐射来估算结温。
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）。
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。
功率LED结温和热阻在不同电流下性质研究
光电子学功率LED 结温和热阻在不同电流下性质研究毛德丰 郭伟玲 高 国 沈光地(北京工业大学,光电子技术省部共建教育部重点实验室,北京,100124)2009-01-19收稿,2009-03-16收改稿摘要:通过对不同驱动电流下各种颜色L ED 结温和热阻测量,发现各种颜色L ED 的热阻值均随驱动电流的增加而变大,其中基于InG aN 材料的蓝光和白光L ED 工作在小于额定电流下时,热阻上升迅速;驱动电流大于额定电流时,热阻上升速率变缓。
其他颜色L ED 热阻随驱动电流变化速率基本不变。
结温也随驱动电流的增加而变大。
相同驱动电流下,基于AlG aInP 材料的1W 红色、橙色L ED 的结温要低于基于InG aN 材料的蓝色、绿色、白色L ED 的结温。
分别用正向电压法和红外热像仪法测量了实验室自制的1mm ×1mm 蓝光芯片结温,比较了两种方法的优缺点。
结果表明,电学法测量简单快捷,测量结果可以满足要求。
关键词:结温;热阻;驱动电流;功率发光二极管中图分类号:T N 312+.8 文献标识码:A 文章编号:1000-3819(2010)02-0308-05Research on the Thermal Resistance and Junction Temperature of High -power LEDsM AO Defeng GUO Weiling GAO Guo SH EN Guangdi(K ey L abor atory of Op to -electr onics T echnology ,M inistry of Education ,Beij ing U niver sityof T echnology ,Beij ing ,100124,CH N )Abstract :In this paper ,the junction temperature and therm al resistance of different color po wer LEDs w ere measured at different drive current by forw ard -v oltage metho d .T he color s include red,orange,green,blue and w hite.The results show that the junction temper ature and therm al resistance of different color LEDs increase as the driving current rising.The ther mal re-sistance o f blue and w hite LED based on InGaN mater ials rise quickly at the low driving cur rent ,after the current is mo re than the oper ation current,the thermal resistances increase a little bit slo w ly;and those of the other colo r LED increase almost the same speed.When the dr iv ing cur-rent is the sam e for the same pow er LED ,the higher the therm al conductivity o f LED heat sink materials,the low er the LED junction tem peratur paring w ith the forw ard-voltage metho d,the infrared thermal im ag ing metho d is used to measure the junctio n temperature of 1W blue LED .T he results show the datum o f the tw o methods agrees with each o ther .Key words :junction temperature ;thermal resistance ;drive current ;power LEDEEACC :4260D第30卷 第2期2010年6月固体电子学研究与进展RESEARCH &PROGRESS OF SSEVo l.30,N o.2Jun.,2010联系作者:E-mail:guow eiling@基金项目:国家863计划资助项目(2009AA 03A1A3,2008AA03A192);国家科技重大专项资助项目(2008ZX10001-014)引 言全球照明协会表示在不远的将来,大功率发光二极管(Pow er lig ht-emitting diodes)将在普通照明领域起到至关重要的作用。
led 胶面温度 结温
led 胶面温度结温LED胶面温度是指LED灯具表面的温度，而结温则是指LED芯片内部的温度。
LED胶面温度和结温都是LED工作温度的重要参数，对LED的工作状态和寿命有着重要影响。
首先，LED胶面温度是指LED灯具外部表面的温度，它受到环境温度、工作电流、散热设计等多种因素的影响。
LED胶面温度过高会影响LED的光衰，降低发光效率，甚至缩短LED的使用寿命。
因此，LED胶面温度的合理控制对于LED的性能和寿命至关重要。
其次，结温是指LED芯片内部的温度，它受到LED芯片自身的发热功率、散热设计以及外部环境的影响。
LED芯片的结温过高会导致晶体管温度升高，影响LED的电学特性，甚至缩短LED的使用寿命。
因此，LED芯片的结温也需要得到合理的控制和管理。
针对LED胶面温度和结温的问题，可以从以下几个方面进行全面回答：1. 影响因素，LED胶面温度和结温受到哪些因素的影响？比如环境温度、工作电流、散热设计、LED芯片功率等因素对LED温度的影响。
2. 控制方法，如何有效控制LED胶面温度和结温？可以从散热设计、工作电流控制、环境温度控制等方面进行探讨。
3. 重要性，为什么LED胶面温度和结温对LED的性能和寿命至关重要？可以从光衰、发光效率、电学特性、寿命等方面进行阐述。
4. 应用领域，LED胶面温度和结温的合理控制在哪些领域特别重要？比如LED照明、汽车照明、显示屏等领域对LED温度有着严格的要求。
综上所述，LED胶面温度和结温是LED工作温度的重要参数，对LED的性能和寿命有着重要影响。
合理控制LED胶面温度和结温对于保证LED的稳定工作和延长LED的使用寿命具有重要意义。
LED的结温
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。
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LEDs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。
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。
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(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结温计算
LED是个光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。
在大功率LED中，散热是个大问题。
例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时（一般是150℃），大功率LED会因过热而损坏。
因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。
另外，一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结温小于最大允许结温温度（一般是125℃）就可以了。
但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多。
其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响：TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。
K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系。
在TJ=25℃时，相对出光率为1；TJ=70℃时相对出光率降为；TJ=115℃时，则降到了。
：TJ=50℃时，寿命为90000小时；TJ=80℃时，寿命降到34000小时；TJ=115℃时，其寿命只有13300小时了。
TJ在散热设计中要提出最大允许结温值TJmax,实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。
大功率LED的散热路径.大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。
图2是Lumiled公司K2系列的内部结构、图3是NICHIA公司NCCW022的内部结构。
从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。
大功率LED是焊在印制板（PCB）上的，如图4所示。
散热垫的底面与PCB的敷铜面焊在一起，以较大的敷铜层作散热面。
为提高散热效率，采用双层敷铜层的PCB，其正反面图形如图5所示。
这是一种最简单的散热结构。
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TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc（TJ＞Tc＞TA），散热路径如图6所示。
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
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。
LED灯具中的专业术语
LED灯具中的专业术语1、LED灯具电性能部分(1)输入电压：是指LED灯具能正常工作的输入电压。
(2)输入频率：是指LED灯具能正常工作的输入电压频率。
(3)灯具功率：是指LED灯具的整灯功率,一般包括LED光源的功率和LED驱动电源的内耗功率。
(4)功率因素（PFC）：是指LED灯具有功功率与总输入功率的比值,一般功率因素越高,总输入功率的利用率就越高,对于国家电网来说其电功率的利用率也越高,输电损耗就越小。
(5)灯具效率：是指LED驱动电源输出功率与灯具有功功率的比值,一般灯具效率越高,灯具的总功率就越小,对于终端用户来说就越省电。
(6) 总谐波失真THD(total harmonic distortion ）:是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。
2、LED灯具光性能部分(1)总光通量:是指灯具在正常的电压及电压频率的情况下,LED灯具光通量的总和。
(2)色温:符号Tc,单位：开尔文[K]光源所发出的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体”的温度就称为该光源的色温。
(3)显色性：光源的显色性是由显色指数来表明,用Ra或CRI表示。
光源对于被照物体颜色的还原程度称为显色性。
(4)发光效率：单位lm/W是指LED灯具总光通量与灯具功率的比值。
(5)平均照度：按照规定在路面上预先设定的点上测得的或计算得到的各点照度的平均值。
(6)均匀度：在一定的LED路灯安装高度、安装距离、悬挑长度、安装仰角和布置方式下，路面上最小照度与平均照度的比值。
(7)配光曲线：是指光源（或灯具）在空间各个方向的光强分布。
配光曲线一般有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐标法，三是等光强曲线。
3、LED灯具其它性能（1）LED工作结温：是指LED灯具正常工作时，LED灯具达到热平衡状态时LED 芯片P/N结的温度。
（2）LED灯具的寿命：一般LED灯具的寿命主要包括LED光源的寿命和LED驱动电源的寿命。
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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。
这些参量的变化必须引致器件输出光通量的改变。
然而当温度恢复至初态时，器件参数的表化也随之消失，输出光通量也恢复至初态值。
2、结温-发光波长
LED的发光波长一般可分成峰值波长与主波长二类，前者表示光强最大的波长，而主波长可由X、Y色度坐标决定，反映了人眼所感知的颜色。
显然，结温所引致的LED发光波长的变化将直接造成人眼对LED发光颜色的不同感受。
对于一个LED器件，发光区材料的禁带宽度值直接决定了器件发光的波长或颜色。
InGaAlP与InGaN材料属III-V族化合物半导体。
它们的性质与GaAs相仿，当温度升高时，材料的禁带宽度将减小，导致器件发光波长变长，颜色发生红移。
InGaAlP与InGaN LED，峰值波长随温度的变化要大于主波长随温度的变化，其中InGaAlP LED尤甚。
人眼对不同波长的颜色感知灵敏度是存在着很大的差异，在蓝、绿、黄区域，很小的波长变化就将引致人眼感觉上的变化。
从而对蓝、绿、黄器件的温升效应提出了更高的要求。
一般来说，2～5nm的波长变化人眼就可以感觉到；而对红光波长的变化，人眼的感觉就要相对迟钝一些，但也能感觉到15nm的波长差异。
显然，对于琥珀（黄）颜色，由于人眼最为灵敏，因此颜色仓的波长间隔分得很细，仅为2-3nm，但对于红色区域，其间隔扩大到15nm。
这就是说，为什么对黄色交通信号灯的颜色标定与均匀度的要求较高，而红色交通灯的颜色要求相对要低得多（本人的前文，关于稀氮化物半导体已经提到了新材料对此的改进）。
3、结温-LED正向电压
正向电压是判定LED性能的一个重要参量，它的数值取决于半导体材料的特性，芯片尺寸以及器件的成结与电极制作工艺。
相对于20mA的正向电流通常InGaAlP LED的正向电压在1.8V~2.2V之间，而发蓝、绿光的InGaN LED的正向电压处在3.0V—3.5V之间。
电压随温度的变化是可恢复的，但如在高温情况下，由于结区缺陷与杂质的大量增殖与集聚，也将造成额外复合电流的增加，而使正向电压下降。
4、高温下器件性能的衰变
在高温下，LED的光输出特性除会发生可恢复性的变化外，还将随时间产生一种不可恢复的永久性的衰变。
对于同一类LED器件，在相同的工作电流时，结温越高器件的输出光强衰减得越快。
对于一个确定的器件而言，一般来说，结温的大小取决于工作电流与环境温度。
工作电流固定以后，环境温度越高，结温就越高，器件性能的衰减速率就越快。
反之，当环境温度确定后，器件的工作电流越大，结温也将越高，器件性能衰减的速率就越快。
为确保一个LED器件的正常工作条件，让器件的结温低于某一个确定的值是十分必要的。
为此，当环境温度升高时，应适当减小工作电流，直至当环境温度升至临界温度时，将工作电流减至零，此时结温将等于环境温度。
通常有二种原因促成高温条件下LED器件输出性能的永久性衰减，一个原因是材料内缺陷的增殖，高亮LED器件通常都采用MOCVD技术在GaAs，蓝宝石等异质衬底上外延生长InGaAlP或InGaN等材料，为提高发光效率，外延材料均含有多层结构，由于各外延层之间存在着或多或少的晶格失配，从而形成大量的位错等结构缺陷，在较高温度时，这些缺陷会快速增殖，繁衍，直至侵入发光区，形成大量的非辐射复合中心，严重降低器件的注入效率与发光效率。
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器件的性能衰变。
高温时，LED封装环氧的变性，是LED性能衰变乃至失效的又一个主要原因，但是这里不进一步说明，为解决这一困难，特别在大功率器件的制作过程中，一些先进的封装结构已摒弃了环氧树脂材料而改用一些性能更为稳定的诸如玻璃、PC等材料制作透镜；另一个重要方法是让环氧不直接接触芯片表面，之间填充一种胶状的，性能稳定的透明硅胶。
实践证明，通过如此改进，器件的性能与稳定度获得了明显改善。
5、热阻-LED功率
LED的输入功率是器件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其余部分最终均变成了热，从而抬升了器件的温度。
显然，减小LED温升效应的主要方法，一是设法提高器件的电光转换效率（又称外量子效率），使尽可能多的输入功率转变成光能（大功率芯片的方法已经在本人前文总结过，不在详细叙述芯片级解决方案），另一个重要的途径是设法提高器件的散热能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。
为使器件能维持一个合适的温度正常工作，这些热量必须通过管壳基板等媒介散发到周围环境中去。
当电功率施加到LED上后，在器件的P-N结处将产生大量的热，致使芯片温度迅速升高，由于器件良好的散热特性，大部分热量将通过银浆、管壳、散热基板，PCB散发到周围环境中去，从而抑制了器件芯片的升温。
显然，LED的热阻将严重影响器件的使用条件与性能，当热阻较小时，光通量几乎与正向电流成正比例增加，当热阻较大时，由于P-N结温的上升，当正向电流加大到某值时，光通量将趋于饱和，并随之逐渐下降。
对于一个LED，设法降低P-N结与采用环境之间的热阻是提高器件散热能力的根本途径。
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失到环境中去，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器件的热散失效率。
实验指出，对于一个普通型的LED，总热阻在300～600˚C/w之间；对于一个具有良好结构的大功率LED，其总热阻只约为15～30˚C/w。
巨大的热阻差异表明普通型器件只能在很小的输入功率条件下，才能正常地工作，而功率型器件的功率可大到瓦级甚至更高。
个人感觉，解析分析、计算分析、实验分析等手段使用在LED器件设计中是十分必要的。
同时，恒流是LED工作的较好模式，如在恒压条件下，由于温升效应使正向电压下降与正向电流增加，并形成恶性循环，最终导致器件损坏。
所以最佳最理想的器件端解决方案是在尽可能低的额外功耗情况下，采用结温反馈、恒流控制、过热保护的LED工作模式。
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