大功率LED结温方法

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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

K

V 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 )/P

Tb 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:

r

j 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。

参考资料:陈挺 《GaN 基白光LED 的结温测量》 发光学报

4. 一种利用有限元法模拟LED 芯片结点温度的方法(用于LED 模块)(finite element analysis)

利用Ansys 软件中的热分析模块,来计算LED 光源模块中结点温度的方法,此方法要知道 如果已知散热片上一点的温度,芯片的温度可以表示成

W R T T H J H J *-+=

TJ 是LED 芯片结点的温度,也是待求量;TH 是散热片的温度,可以通过热电偶测量;R ΘJ-H 是从LED 芯片到散热片的热阻

此方法需先得到热阻R ΘJ-H ,因此相对会比较复杂。

参考文献:王劲 《一种利用有限元法模拟LED 芯片结点温度的方法》 材料结构及工艺

5大电流测功率型白光LED 的结温方法(Measurement of LED Junciton Temperature in Working Circuit)

利用的是正向电压法,通过用大电流(350mA )与传统的小电流进行比较分析,由于可 以来选 取 系统的工作 电流为测试 电流 ,因此 ,只需要想办法 读取测试 L E D 两端的电压数据 ,不需要专门的测试 电源对 L E D 供电,也就不要改变原来系统 的连接关 系,因而使得测试过程大大简化

参考文献:张万路 《用大电流测功率型白光LED 的结温方法研究》照明工程学报