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第五讲 LED热学特性的检测技术（下）  一、LED的热学模型 LED热学模型 总热阻可以表示为从结－环境这一热路（thermal path）中各个单个热阻之和。 为芯片和芯片粘结剂到反射腔之间形成的热阻。 为反射腔，环氧树脂到印刷板间的热阻。 为印刷板和接触环境空气的热沉之间组合的热阻 结温计算: 多元LED热阻 多元LED产品的热阻可以采用并联热阻的模型来确定. 二 热阻的概念 热阻定义为热流通道上的温度差与通道上耗散功率之比 注意：对于LED功率应该等于？？ 瞬态和稳态热阻 半导体结与壳体或环境温度之间的稳态条件需数秒或数分钟才能达到。为提高效率,可以采用测量瞬态热阻抗的方法。 定义在某一给定时刻的热阻为瞬态热阻，瞬态热阻反映了传热体的热惯性在热量传递的瞬变过程中对热阻的改变。 结－管壳热阻 芯片耗散功率-芯片光功率 热平衡初始管壳温度 热平衡最终管壳温度 ? LED结到管壳之间形成的 热阻。 ?要求一个无穷大热沉和管壳 底面相接触。 ? 可以用内部嵌有热电偶的大 块无氧铜替代。 ? 记录热沉的温度变化，达到 稳态时测试。 结－环境热阻 ? LED结到周围环 境形成的热阻。 ?测试时，器件放入 1立方英尺容器。 ?仅对自然对流冷却 环境估算结温有用。 分别表示容器内一个限定位置的热平衡初始和最终 温度。 NC-100 Natural Convection Chamber 自然对流(静止空气)热参数测量腔 自然对流(静止空气)热测量腔 ? 在标准化静止空气(对流)环境测量芯片/管壳(θJA) 组合和管壳/热沉(θJHS)组合的热阻 ? 腔内尺寸为1 ft3,它与外部环境热隔离。通过前面门可进入腔内部，提起插销后可打开门,插销放置在腔外面。当完全闩栓住的时候，装在门上密封材料被些微地压紧确保外部气流不进入腔内。 为测定腔内环境温度,把一个热电偶安装在后腔壁上的塑料管内。它通常装备一个T型热电偶和超小型联接器。 流动空气环境热阻 ?固定在标准的热试验板上的芯片/管 壳组合在流动空气环境形成的热阻。 ?管壳顶上加热沉。 ?可应用于测量计算在空气速度已知 的强迫对流环境的结温。 WT-100 Wind Tunnel ?测量流动空气(强迫对流)环境 芯片/管壳组合(θJMA)和管 壳/热沉组合的热阻。 ?空气从底部抽进从顶部排出。 ?测速仪数字显示0.5m/s— 5m/s空气速度。 ?试验区截面:20.3x20.3cm2 。 ? T型热电偶固定在试验区中心 边墙上。 三 LED结温测量的电试验法 在低正向电流时，PN结温升和正向电压增量成线性相关。 相关系数K即温度--电压敏感系数,单位: ?开关置1,加电流IM,测得正向电压VFi。 ?开关置2,快速加上加热电流IH,测量 正向电压VH ?开关置1,快速加电流IM,测量正向 电压VFf。 ? ΔVF=│ VFi-- VFf│ ΔTi =K· ΔVF TJ=TJi+ ΔTi 这里TJi是测量开始前LED结温 的初始温度。 LED结温测量的电流电压波形 选择至关重要。除取典型值0.1,1.0,5.0,10.0毫安外，可取伏安特性的击穿点。 测量校准方法 ?先使温度控制环境的初始温 度稳定在接近室温的低温 (Tlow)状态，测量正向电压 Vlow。 ?使温度增加到高温(Thigh), 稳定后测量Vhigh的数值。 5x Magnification of an Infrared Image of a biased AH101 at a case temperature near 85° C 热像分析