LED熱特性實(shí)際應(yīng)用關(guān)鍵性能探討

　　在圖7a中顯示了兩個(gè)同一廠商的兩個(gè)白色LED光通量和參考溫度的關(guān)系，這兩個(gè)LED具有不同的散熱方式。散熱方式1使用了一塊金屬的PCB板，而散熱方式2使用了傳統(tǒng)的FR4板。此外，兩個(gè)LED樣品的PCB板和散熱器之間使用了不同的導(dǎo)熱界面材料。

　　得到光通量和參考溫度的測試方法非常簡單。測試時(shí)冷板直接影響LED的結(jié)溫。因此，通過改變冷板的溫度，可以觀察結(jié)溫變化對(duì)于光通量的影響。

　　圖7a中的兩個(gè)LED曲線并不完全平行。因?yàn)闇y試是基于同一類型的LED，所以人們可能希望兩個(gè)LED的性能是一致的。然而，請(qǐng)注意光通量和參考溫度的曲線圖。采用的導(dǎo)熱界面材料有著不同的溫度影響，從而對(duì)LED結(jié)溫產(chǎn)生不同的影響。不同冷板溫度下的結(jié)構(gòu)函數(shù)可以進(jìn)一步揭示這些影響的程度和產(chǎn)生位置。

　　很多的測試工作都是關(guān)于確定加熱功耗和每一個(gè)參考溫度下的熱阻值。如果具有這些信息，就可以計(jì)算相應(yīng)的LED結(jié)溫值。如果沒有進(jìn)一步的測試要求。工程師可以使用之前的信息，重新繪制LED結(jié)溫與光通量之間的關(guān)系。

　　基于真實(shí)的LED結(jié)溫，重新繪制曲線將消除光通量曲線斜率的偏差。圖7b描述了一組光通量和結(jié)溫的曲線，并且這里的真實(shí)結(jié)溫通過真實(shí)的加熱功率和真實(shí)的熱阻進(jìn)行計(jì)算得到。現(xiàn)在對(duì)于同一供應(yīng)商的所有LED樣品，由前向電流值獲得的特性斜率是一致的。光通量微小的偏差相當(dāng)于通常的制造誤差。

　　靜態(tài)測量，光度測量和累計(jì)球

　　描述偏色等重要參數(shù)不僅僅要求電流和熱測試，而且需要一個(gè)完全可控的小型“黑腔”。非常明顯，不讓外部的光影響敏感的波長讀數(shù)是非常重要的。

　　最簡單的LED熱阻抗測量方式是使用四線“Kelvin”測試裝置的靜態(tài)測試方法。首先是LED處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，設(shè)定產(chǎn)生需要加熱電流（IH）等級(jí)的前向電流（IF），恒定的加熱電流是LED溫度達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，從而產(chǎn)生恒定的光通量。

　　在JEDEC JESD51-1標(biāo)準(zhǔn)定義的靜態(tài)測試條件下，一旦LED處于熱的狀態(tài)，它的前向電流突然降低到一個(gè)非常低的測量電流水平，IM（表格1中第2步）。事實(shí)上LED被關(guān)閉，產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)的功率。在這個(gè)階段，測量相應(yīng)的電壓（表格1第3步）。從LED的前向電壓改變推算LED結(jié)溫的改變。

　　注意，當(dāng)PN結(jié)前向電流突然被停止（在測試過程中），不可避免的發(fā)生電瞬態(tài)現(xiàn)象。這個(gè)瞬態(tài)現(xiàn)象會(huì)持續(xù)很短的一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)前向電壓的改變無法描述LED芯片的溫度的改變。因此，在進(jìn)行測量時(shí)必須給電瞬態(tài)現(xiàn)象消失留有一個(gè)時(shí)間上的延遲。

　　圖8歸納了變量之間的相互影響。

　　Mentor Graphics 公司MicReD 部門的TERALED熱/輻射測量系統(tǒng)就是用于LED輻射和光度特性測量的。它的研發(fā)目的就是為剛才所提及的靜態(tài)測試提供完整的解決方案。當(dāng)將它連接到T3Ster系統(tǒng)，TERALED可以完成熱瞬態(tài)測試，從而提供結(jié)構(gòu)函數(shù)，簡化模型和熱特性數(shù)據(jù)，同時(shí)也獲得光度特性數(shù)據(jù)。

　　TERALED系統(tǒng)包含了各類部件，這些部件是獲得精確，重復(fù)性好的LED重要參數(shù)所必須的：

　　高精度的探測器和參考光源

　　具有高精度V過濾器的濾波器組合，以提供光通量測量

　　具有平坦光譜響應(yīng)的過濾器，以測量輻射通量（發(fā)射的光功率）

　　3個(gè)CIE光X-Y顏色坐標(biāo)直接測量的過濾器

　　1個(gè)溫度穩(wěn)定的溫度探頭

　　1個(gè)累計(jì)球（“黑腔”）

　　當(dāng)TERALED以單機(jī)模式使用時(shí)，它可以完成光度測量。當(dāng)結(jié)合T3Ster系統(tǒng)時(shí)可以進(jìn)行熱和光度測量。圖9是TERALED和T3Ster系統(tǒng)一起使用的簡圖。

　　結(jié)論：熱，光和成本的平衡

　　每一個(gè)成功的LED照明設(shè)備背后都蘊(yùn)藏著設(shè)計(jì)師在功率LED溫度和熱損耗要求方面做出的很多努力。這些重要的因素影響產(chǎn)品的壽命和它的發(fā)光特性。一個(gè)工作溫度低，且發(fā)出滿足要求光的照明設(shè)備可以在終端用戶那里更長時(shí)間的工作。

　　MicRED T3Ster自動(dòng)熱測試系統(tǒng)可以快速完成熱阻測量和預(yù)測照明設(shè)備內(nèi)熱量傳遞的路徑。并且T3Ster和TERALED結(jié)合的熱和輻射/光度測量系統(tǒng)可以得到照明設(shè)備工作溫度，光性能和成本之間的完美平衡。