led热学研究

JX
KIHVVHF
K aK b
测量校准方法
♣先使温度控制环境的初始温 度稳定在接近室温的低温 (Tlow)状态，测量正向电压 Vlow。
♣使温度增加到高温(Thigh), 稳定后测量Vhigh的数值。
K ThighTlow Vlow Vhigh
TCS-100 Temperature Calibration System
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。
结－管壳热阻
PT T P T JC
J H
PfiJnCaPTlHJ
PTPifinnailTtPiianitlial
PH
H
PH
芯片耗散功率
TPinitial
T Pfin a l
热平衡初始管壳温度
1
1
1
T_ o At_ r R a J r B l a L T( y 1 o _ ) E A t_ a R r_ lR r J J a B D B yL E _ E D N m L _ R iJ t B ( tN eE ) r_ R D J B
C/mv
LED结温测量的电试验法
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
Thermal Resisitance & Thermal Impedance
瞬态和稳态热阻
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。
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。
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 工程中的一项关键性工作。
1 1
T_ o At_ r R a J r B la 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 R a J r B l a L( y 1 ) E 1 _ R J D B L( N E ) 1 _ R D J T B o _A ta r_ lR r J a B yLE _ ED N m _ R iJ t B t
热平衡最终管壳温度 JCPTHJ
TPfinalTPinitial PH
♣ 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。
♣ 可以用内部嵌有热电偶的大
块无氧铜替代。
♣ 记录热沉的温度变化，达到
稳态时测试。
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。
在和低正正向向电电压流增时量，成线PN性结相温关升。♣开关置1,加电流IM,测得正向电压
相系关数系,单数位K: 即C温/度m-v-电压敏感
VFi。 ♣开关置2,快速加上加热电流IH,测量
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
♣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
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。
NC-100 Natural Convection Chamber
TCS-100 Temperature Calibration System
♣ The TCS-100 is designed to simplify the gathering of data for K Factor calibration of diodes.
♣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Fra Baidu bibliotek
边墙上。
LED热学模型
LED PN结内产生的热量从芯片开始沿着下述热学通道传输： PN结—反射腔—印刷板—空气（环境）
LED热学模型
总热阻可以表示为从结－环境这一热路（thermal
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:
T JT AP dJA
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
自然对流(静止空气) 热参数测量腔
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。
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。
热阻测试波形
校准测量数据的冷却曲线
JX
KIHVVHF
K aK 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。