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电压法LED结温及热阻测试原理

2010-07-15 11:19
姚看江湖
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  近年来,由于功率型LED 光效提高和价格下降使LED 应用于照明领域数量迅猛增 长,从各种景观照明、户外照明到普通家庭照明,应用日益广泛。LED 应用于照明除了节能外,长寿命也是其十分重要的优势。目前由于LED 热性能原因,LED 及其灯具不能达 到理想的使用寿命;LED 在工作状态时的结温直接关系到其寿命和光效;热阻则直接影响LED 在同等使用条件下 LED 的结温;LED 灯具的导热系统设计是否合理也直接影响灯具 的寿命。因此功率型 LED 及其灯具的热性能测试,对于 LED 的生产和应用研发都有十分 直接的意义。以下将简述LED 及其灯具的主要热性能指标,电压温度系数K、结温和热阻的测试原理、测试设备、测试内容和测试方法,以供LED 研发、生产和应用企业参考。

  一、电压法测量LED 结温的原理

  LED 热性能的测试首先要测试 LED 的结温,即工作状态下 LED 的芯片的温度。关于LED 芯片温度的测试,理论上有多种方法,如红外光谱法、波长分析法和电压法等等。目前实际使用的是电压法。1995 年 12 月电子工业联合会/电子工程设计发展联合会议发布的> 标准对于电压法测量半导体结温的原理、方法和要求等都作了详细规范。

  电压法测量LED 结温的主要思想是:特定电流下 LED 的正向压降 Vf 与 LED 芯片的 温度成线性关系,所以只要测试到两个以上温度点的Vf 值,就可以确定该 LED 电压与温 度的关系斜率,即电压温度系数 K 值,单位是 mV/°C 。K 值可由公式K=⊿Vf/⊿Tj 求得。K 值有了,就可以通过测量实时的 Vf 值,计算出芯片的温度(结温)Tj 。 为了减小电压测量带来的误差,> 标准规定测量系数 K 时,两个温度 点温差应该大于等于50 度。对于用电压法测量结温的仪器有几个基本的要求:A、电压法测量结温的基础是特定的测试电流下的 Vf 测量,而 LED 芯片由于温度变 化带来的电压变化是毫伏级的,所以要求测试仪器对电压测量的稳定度必须足够高,连续测量的波动幅度应小于 1mV 。

  B、这个测试电流必须足够小,以免在测试过程中引起芯片温度变化;但是太小时会引起电压测量不稳定,有些 LED 存在匝流体效应会影响 Vf 测试的稳定性,所以要求测试 电流不小于 IV 曲线的拐点位置的电流值。

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