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实际应用中LED热特性关键性能探讨[图文]

2011-02-25 10:19
小鱼时代
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  Zth曲线图中的数据使计算热容和热阻的总体曲线图成为可能,也就是著名的结构函数。它是结点至环境热流路径中热阻抗网络模型的图形表示形式。结构函数的形式与实际结点至环境热流路径保持一一对应的关系。元件的结点始终在图形的原点。图5中的图形就描述了这一概念。

  在LED元件中,由半导体产生的热量从它的自身开始传递。结点被加热,之后热量通过许多热阻,同时加热热流路径上的物体。事实上,热量通过的热阻越多,更多的热容被加热。

  在图5中,最初的曲线非常陡峭,同时热容被加热。这个曲线进行了注解,描述了LED/MCPCB,封固剂(导热硅脂)和照明设备三个阶段。但在第一个阶段内,曲线描述了更小的一些阶段,譬如Die attach,散热板,甚至是紧固铜散热板和MCPCB的胶水。注意这个图形证实了早期的一个论点,那就是LED自身的热阻占整个系统结点至环境热阻的50%。

  再次查看图3,注意测量的仅仅是LED元件两端的电压。系统是如何得到了整个照明设备的热数据呢?答案就是监控和观察温度的下降曲线。

  当LED Die的温度开始下降,由于只有一个对其温度有影响的物体直接连接着它,它的温度下降缓慢。Die 温度下降所需要的时间主要取决于热容,它可以存储热量。测试系统监控温度微小的改变,并且将其变换为热阻/热容数据点,如果具有一样的特性则会看到类似的曲线。所以对测试系统的灵敏度有很高的要求。

   从测试到模型

  结构函数帮助工程师评估整个散热路径中的各个部分。重要的是它们可以帮助揭示设计中存在的问题,这些问题可能影响设备的生产或可靠性。

  结构函数可以进一步转变成简化模型,也就是一个包含热阻热容的等效网络,它包含了结构函数图形中所包含的所有数值。图6描述了类似功率LED等半导体元件的一个通用模型。当然,实际的模型中R和C会有具体的数值。

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