1)LED结温测试方法分类
LED结温测试方法主要包括接触式和非接触式两大类,具体方法如图10-1所示。
2)LED结温测试方法简介
(1)热电偶法(管脚温度法)
图10-1 LED结温测试方法及分类
根据热阻公式:Rθ=(TJ-TC)/P,确定LED芯片的热阻值Rθ和测量封装上的测试点温度TC,就可以计算出结温TJ。利用该方法进行测量,需要厂家提供LED的热阻值。另外利用该公式进行结温的测量,必须保证所有的热量都要流经测量点,但这种设定是不能完全满足的,只能近似满足。因此必须保证芯片下的热沉面积比较大,并选择热沉中心为测温点。
(2)微型热敏电阻法
图10-2 微型热敏电阻法测量结温原理图
微型热敏电阻法是采用集成封装在芯片和LED支架之间的微型热敏电阻传感器进行的LED芯片结温的测量,然后计算推导得出器件的结温。测试原理如图10-2所示,在LED芯片封装时微型热敏电阻传感器安装在LED引线框架和芯片之间,从而比较准确地获得LED结温的数据。但由于特殊的安装方式,需要更改LED的封装结构,而且热敏电阻的热阻抗也对LED芯片的散热造成比较大的影响,造成结温的测量误差。同时,这种方法的成本相对较高,通常只在进行半导体器件的性能分析时特殊定制一些封装结构的芯片进行测试,并不太适用于成熟产品的后期测试[121]。
(3)小电流K系数法
在低正向电流时,PN结温升和正向电压增量成线性相关。相关系数K,即温度-电压敏感系数,单位为℃/m V。先通过校准手段得到两端正向电压随结温变化系数K,再由数学模型计算获得任意其他正向端电压下的PN结温度。
(4)峰值波长法(www.daowen.com)
峰值波长法测量LED结温最早是由Hong等提出的,是基于LED芯片的温度变化会引起荧光粉及PN结的禁带宽度、能级位置发生。禁带宽度的变化会引起LED芯片发光光谱的变化,进而引起荧光粉光致发光的光谱的改变。因此,测量LED发光光谱中峰值的波长变化,即可算出LED的结温。但由于LED发光光谱峰值波长往往变化量非常小,从而导致较大的误差。
(5)蓝白比(B/W)法
蓝白比法的基本原理和光谱法类似,但该方法不仅是利用光谱峰值的变化,而是利用白光LED的所有发光光谱的特征进行表征,也是一种非接触的测量的方法。荧光粉发光的效率会随着温度的增加而降低,因此LED结温上升时,虽然LED芯片发射出的蓝光强度与经荧光粉光致发出的白光强度都会降低,但白色光下降的强度更大。蓝白比法利用这一特点,通过判断白光LED光谱中白光功率W与蓝光部分的功率B的比值R=W/B进行结温的测量。
(6)红外热成像法
红外热成像法是用红外非接触测温仪器直接测量LED芯片的温度,是常用的半导体器件结温分布的测量方法。该方法主要是用于测量大功率LED灯珠表面的温度,难以直接获取已封装好的LED结温。该方法测量方便,可以直接测得温度数据,但是结果准确性依赖于期间的封装结构,而且测量仪器昂贵。
3)LED其他热测量相关量
(1)电功率测量
功率计是测量电功率的仪器。功率计由功率传感器和功率指示器两部分组成。常用的功率计主要有安捷伦(Agilent)E4416A、E4417A和E4419B,横河WT300E系列(WT310E、WT332E等)。
(2)风洞
风洞即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。这种实验方法的流动条件容易控制。实验时,常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风,通过测控仪器和设备取得实验数据。
利用风洞可以改变LED灯具散热器周围空气流动情况,并可以确定LED散热风扇的基本参量。
(3)发射率
可以借助红外热成像仪测试实际物体表面的发射率。
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