LED熱特性實際應用關鍵性能探討

　　在圖7a中顯示了兩個同一廠商的兩個白色LED光通量和參考溫度的關系，這兩個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LED樣品的PCB板和散熱器之間使用了不同的導熱界面材料。

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

　　圖7a中的兩個LED曲線并不完全平行。因為測試是基于同一類型的LED，所以人們可能希望兩個LED的性能是一致的。然而，請注意光通量和參考溫度的曲線圖。采用的導熱界面材料有著不同的溫度影響，從而對LED結溫產(chǎn)生不同的影響。不同冷板溫度下的結構函數(shù)可以進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于確定加熱功耗和每一個參考溫度下的熱阻值。如果具有這些信息，就可以計算相應的LED結溫值。如果沒有進一步的測試要求。工程師可以使用之前的信息，重新繪制LED結溫與光通量之間的關系。

　　基于真實的LED結溫，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溫的曲線，并且這里的真實結溫通過真實的加熱功率和真實的熱阻進行計算得到。現(xiàn)在對于同一供應商的所有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于通常的制造誤差。

　　靜態(tài)測量，光度測量和累計球

　　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，設定產(chǎn)生需要加熱電流（IH）等級的前向電流（IF），恒定的加熱電流是LED溫度達到一個穩(wěn)定值，從而產(chǎn)生恒定的光通量。

　　在JEDEC JESD51-1標準定義的靜態(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非常低的測量電流水平，IM（表格1中第2步）。事實上LED被關閉，產(chǎn)生了一個負的功率。在這個階段，測量相應的電壓（表格1第3步）。從LED的前向電壓改變推算LED結溫的改變。

　　注意，當PN結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。這個瞬態(tài)現(xiàn)象會持續(xù)很短的一段時間，在這段時間內前向電壓的改變無法描述LED芯片的溫度的改變。因此，在進行測量時必須給電瞬態(tài)現(xiàn)象消失留有一個時間上的延遲。

　　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，從而提供結構函數(shù)，簡化模型和熱特性數(shù)據(jù)，同時也獲得光度特性數(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

　　具有平坦光譜響應的過濾器，以測量輻射通量（發(fā)射的光功率）

　　3個CIE光X-Y顏色坐標直接測量的過濾器

　　1個溫度穩(wěn)定的溫度探頭

　　1個累計球（“黑腔”）

　　當TERALED以單機模式使用時，它可以完成光度測量。當結合T3Ster系統(tǒng)時可以進行熱和光度測量。圖9是TERALED和T3Ster系統(tǒng)一起使用的簡圖。

　　結論：熱，光和成本的平衡

　　每一個成功的LED照明設備背后都蘊藏著設計師在功率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。一個工作溫度低，且發(fā)出滿足要求光的照明設備可以在終端用戶那里更長時間的工作。

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