红木沙发尺寸图片大全:LED灯具工作状态下结温测试方法

LED灯具工作状态下结温测试方法 关键词： LED灯具   　　摘要：近年来LED技术向高功率、低成本方向发展速度日益加快，使LED用于照明的领域日益拓宽。除了节能外，长寿命也是LED照明十分重要的优势。目前由于LED的热性能原因，许多LED灯具产品不能达到理想的使用寿命，预测LED灯具的使用寿命成了LED灯具测试的一个受人关注的课题，目前尚无一个通用的标准。LED在工作时的结温直接关系到其寿命和光效，因此精确测试LED灯具工作状态下的结温，对于LED灯具的生产和研发及其寿命评估都十分有意义。本文介绍了LED的结温测试原理，提出了一种新方法测试LED灯具在工作状态下的结温，为评估LED灯具的寿命提供参考依据。

　　一、引言

　　LED应用于照明，除了节能，长寿命也是其十分重要的优势；所以LED被认为是21世纪最具前途的照明光源。目前由于LED热性能原因，LED灯具产品不能达到理想的使用寿命；LED灯具在工作状态时的结温直接关系到其使用寿命和光效。LED封装的热阻大小、LED灯具产品的导热散热系统设计是否合理会直接影响灯具的寿命。但是这些因素的影响最终体现的是结温。因此有效、便捷、系统地测量LED灯具工作状态下的热性能参数，对于LED灯具的生产、应用研发及其可靠性评估都有十分直接的意义。本文依据电压法测量原理，采用一种新的测量方法测试LED灯具在工作状态下的结温，能比较精确的实时跟踪LED灯具工作状态下的结温变化，以此为LED灯具的可靠性和寿命评估提供参考依据。

　　二、电压法测量LED结温的原理及要求

　　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《EIA/JESD51-1》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/℃。

　　求得。K值有了，就可以通过测量实时的值，计算出芯片的温度（结温）。为了减小电压测量带来的误差，《EIA/JESD51-1》标准规定测量系数K时，两个温度点温差应该大于等于50℃，对于用电压法测量结温的仪器有几个基本要求：

　　A、电压法测量结温的基础是特定的测试电流下的测量，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测量的稳定性，所以要求测试电流不小于IV曲线的拐点位置的电流值。

　　C、由于测试LED结温是在工作条件下进行的，从工作电流（或加热电流）降到测试电流的过程必须足够快和温度，测试的时间也必须足够短，才能保证测试过程不会引起结温升高。

　　三、LED灯具工作状态下结温的测试原理

　　目前LED灯具工作状态下的结温测试有很多种方法，其中比较常用的方法是先测量LED与铝基板间的热阻，测量计算铝基板的温度，再推算LED灯具的结温。该方法测试比较方便，但是也存在缺点，首先是厂家提供的LED热阻值是标称值，个体之间有一定误差，其次是准确测试LED和散热基板之间的温度比较麻烦，许多封装模式的LED做成灯具后，难以准确采集LED基座与散热器之间连接点的温度值。如此会导致实际结温与推算结果的较大误差。目前功率型LED封装模式典型的有贴片式封装、流明式封装等，一般的散热区都是在LED底座的中间位置上，如图一所示，

　　而一般的灯具先焊接成模组，如图二所示；模组再接到LED灯具的散热系统上。我们如果已经测量到芯片与铝基板间或散热系统之间的热阻，便可推算灯具的结温。但实际上我们很难采到LED热沉的温度，往往只能采到散热系统的温度或铝基板温度，而一般情况下，铝基板与LED热沉之间有时存在较大的热阻，而厂家提供的是芯片与基座间的热阻标称值，这样就导致这种方法推算的LED灯具结温可能出现较大的偏差。

　　我们提出的方法，能够准确动态跟踪测试LED灯具在工作状态下的结温，并实时观察记录其变化。

　　在灯具中选取温度最高位置的一个LED为测试对象，该Led的结温代表整灯LED的结温。在该LED两端连接热阻测试仪，并断开该管两端的a、b点，在c、d两点接入与管1相同阻值的负载，这样使得灯具能正常点亮，处于工作状态。

　　采用SSP8810型LED光色热电性能综合测试系统先测试LED的K值，并以上述第二点描述的电压方法原理，就能精确地测量得到LED1的结温。

　　该方法不但不影响测量灯具在工作状态下的其他参数，如色温、光通量的变化，而且能实时监测灯具的结温变化，并且可以推算在空气流动相对平稳情况下，灯具LED结温相对环境的结温升，并由此测试LED灯具稳态条件下LED芯片和环境的热阻，从而较为客观的判断灯具在各种温度环境下工作的结温，为LED灯具的寿命判定提供依据。

　　四、结论

　　采用该方法能准确、方便、快捷的对工作中的LED灯具进行结温测试，能够测试LED灯具在静态空气环境下的热阻和结温升；配上CCD光谱测试系统，还能够分析LED灯具在不同结温度下，各项光色参数的变化情况，对于提高LED灯具产品的可靠性，评估LED灯具寿命，进而推进LED产业的发展和半导体照明工程的顺利实施具有实际意义。

　　参考文献

　　[1]《EIA/JESD51-1》

　　[2]李炳权，布良基，范广涵。功率型LED热阻测量的新方法[J]。半导体光电，2003（1）

　　[3]道路照明技术（2008中国道路照明论坛文集）

　　作者简介：

　　郑晓明：毕业于浙江大学，高级工程师，杭州星谱光电科技有限公司总经理（13606705378）。

　　谢文静：毕业于浙江大学城市学院，工程师，杭州星谱光电科技有限公司品管部经理。