led熱學(xué)研究PPT學(xué)習(xí)教案VIP

1、會計學(xué)1led熱學(xué)研究熱學(xué)研究LED熱學(xué)設(shè)計的目的在于預(yù)熱學(xué)設(shè)計的目的在于預(yù)言言LED芯片的結(jié)溫，所謂結(jié)芯片的結(jié)溫，所謂結(jié)溫是指溫是指LED芯片芯片PN結(jié)的溫結(jié)的溫度。度。熱阻定義為熱流通道上的溫度差與通道上耗散功率熱阻定義為熱流通道上的溫度差與通道上耗散功率之比之比HPinitialPfinalHJJCPTTPTHPHPinitialPfinalHJJCPTTPTHPPinitialT芯片耗散功率熱平衡初始管殼溫度熱平衡最終管殼溫度PfinalT LED結(jié)到管殼之間形成的結(jié)到管殼之間形成的 熱阻。熱阻。 要求一個無窮大熱沉和管殼要求一個無窮大熱沉和管殼 頂面相接觸。頂面相接觸。 可以用內(nèi)部嵌

2、有熱電偶的大可以用內(nèi)部嵌有熱電偶的大 塊無氧銅替代。塊無氧銅替代。 記錄熱沉的溫度變化，達(dá)到記錄熱沉的溫度變化，達(dá)到 穩(wěn)態(tài)時測試穩(wěn)態(tài)時測試。HPinitialPfinalHJJCPTTPTJAHAinitialAfinalHJJAPTTPTAinitialTHAinitialAfinalHJJAPTTPTJAAinitialTAfinalT分別表示容器內(nèi)一個限定位置的熱平衡初始和最終溫度。 LED結(jié)到周圍環(huán)結(jié)到周圍環(huán) 境形成的熱阻。境形成的熱阻。 測試時，器件放入測試時，器件放入 1立方英尺容器。立方英尺容器。 僅對自然對流冷卻僅對自然對流冷卻 環(huán)境估算結(jié)溫有用環(huán)境估算結(jié)溫有用。自然對流自然對

3、流(靜止空氣靜止空氣)熱參數(shù)測量腔熱參數(shù)測量腔料被些微地壓緊確保外部氣流料被些微地壓緊確保外部氣流不進(jìn)入腔內(nèi)不進(jìn)入腔內(nèi)。 為測定腔內(nèi)環(huán)境為測定腔內(nèi)環(huán)境溫度溫度, ,把一個熱電偶安裝在后腔把一個熱電偶安裝在后腔壁上的塑料管內(nèi)壁上的塑料管內(nèi)。它。它通常裝備通常裝備一個一個T T型熱電偶和超小型聯(lián)接器型熱電偶和超小型聯(lián)接器。JMA 固定在標(biāo)準(zhǔn)的熱試驗板上的芯片固定在標(biāo)準(zhǔn)的熱試驗板上的芯片/管管 殼組合在流動空氣環(huán)境形成的熱阻殼組合在流動空氣環(huán)境形成的熱阻。 管殼頂上加熱沉。管殼頂上加熱沉。 可應(yīng)用于測量計算在空氣速度已知可應(yīng)用于測量計算在空氣速度已知 的強(qiáng)迫對流環(huán)境的結(jié)溫。的強(qiáng)迫對流環(huán)境的結(jié)溫。 測

4、量流動空氣測量流動空氣(強(qiáng)迫對流強(qiáng)迫對流)環(huán)環(huán)境境 芯片芯片/管殼組合管殼組合(JMAJMA)和管和管 殼殼/熱沉組合的熱阻熱沉組合的熱阻。 空氣從底部抽進(jìn)從頂部排出空氣從底部抽進(jìn)從頂部排出。 測速儀數(shù)字顯示測速儀數(shù)字顯示0.5m/s 5m/s空氣速度空氣速度。 試驗區(qū)截面試驗區(qū)截面:20.3x20.3cm2 。 T型熱電偶固定在試驗區(qū)中型熱電偶固定在試驗區(qū)中心心 邊墻上邊墻上。LED PN結(jié)內(nèi)產(chǎn)生的熱量從芯片開始沿著下述熱學(xué)通道傳輸：結(jié)內(nèi)產(chǎn)生的熱量從芯片開始沿著下述熱學(xué)通道傳輸：PN結(jié)結(jié)反射腔反射腔印刷板印刷板空氣（環(huán)境）空氣（環(huán)境） JSBASBJSJA為芯片和芯片粘結(jié)劑到反射腔之間形成的

5、熱阻。為芯片和芯片粘結(jié)劑到反射腔之間形成的熱阻。為反射腔，環(huán)氧樹脂到印刷板間的熱阻。為反射腔，環(huán)氧樹脂到印刷板間的熱阻。為印刷板和接觸環(huán)境空氣的熱沉之間組合的熱阻為印刷板和接觸環(huán)境空氣的熱沉之間組合的熱阻結(jié)溫計算結(jié)溫計算:JAdAJPTTJSSBBABJBJBJRNLEDRLEDRArrayTotal _)(1_) 1 (1_1NREmitterLEDRArrayTotalBJBJ_BJBJBJRNLEDRLEDRArrayTotal _)(1_) 1 (1_1多元多元LED產(chǎn)品的熱阻可產(chǎn)品的熱阻可以采用并聯(lián)熱阻的模型以采用并聯(lián)熱阻的模型來確定來確定.NREmitterLEDRArrayTot

6、alBJBJ_BJBJBJRNLEDRLEDRArrayTotal _)(1_) 1 (1_1BSSJBJRRR 在低正向電流時，在低正向電流時，PN結(jié)溫升結(jié)溫升和正向電壓增量成線性相關(guān)和正向電壓增量成線性相關(guān)。相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù)K即溫度即溫度-電壓敏感電壓敏感系數(shù)系數(shù),單位單位: 開關(guān)置開關(guān)置1,加電流加電流IM,測得正向電壓測得正向電壓VFi。 開關(guān)置開關(guān)置2,快速加上加熱電流快速加上加熱電流IH,測測量量 正向電壓正向電壓VH 開關(guān)置開關(guān)置1,快速加電流快速加電流IM,測量正向測量正向 電壓電壓VFf。 VF= VFi- VFf Ti =K VF TJ=TJi+ Ti 這里這里TJi是測量

7、開始前是測量開始前LED結(jié)溫結(jié)溫 的初始溫度。的初始溫度。 mvC/mvC/mvC/mvC/mvC / 選擇至關(guān)重要。除取典型值0.1,1.0,5.0,10.0毫安外，可取伏安特性的擊穿點。MIHHFJXVIVKKbaKKbaKHHFJXVIVKKbaK被測器件撤除加熱電流被測器件撤除加熱電流的瞬間，結(jié)溫立即下降的瞬間，結(jié)溫立即下降，但是電壓測量和讀數(shù)，但是電壓測量和讀數(shù)需要一定時間需要一定時間,因此所獲因此所獲得的測量數(shù)據(jù)有誤差。得的測量數(shù)據(jù)有誤差。通常要作出被測器件的通常要作出被測器件的冷卻曲線從而對測量數(shù)冷卻曲線從而對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。據(jù)進(jìn)行修正。 先使溫度控制環(huán)境的初始先使溫度控制環(huán)境

8、的初始溫溫 度穩(wěn)定在接近室溫的低溫度穩(wěn)定在接近室溫的低溫 (Tlow)狀態(tài)，測量正向電壓狀態(tài)，測量正向電壓 Vlow。 使溫度增加到高溫使溫度增加到高溫(Thigh), 穩(wěn)定后測量穩(wěn)定后測量Vhigh的數(shù)值。的數(shù)值。highlowlowhighVVTTK 按照所施加的耗散功率和選擇合適的加熱時按照所施加的耗散功率和選擇合適的加熱時 間，就可以按下述公式計算被測器件的熱阻間，就可以按下述公式計算被測器件的熱阻。HHFHJVIVKPTJX 測量測量LED熱阻時，分為穩(wěn)態(tài)熱阻和瞬態(tài)熱阻，穩(wěn)態(tài)熱阻時，分為穩(wěn)態(tài)熱阻和瞬態(tài)熱阻，穩(wěn)態(tài)熱熱 阻確定了整個器件的熱性能。測量瞬態(tài)熱阻時采用加阻確定了整個器件的熱性

9、能。測量瞬態(tài)熱阻時采用加 熱脈沖寬度大于芯片而小于基板的熱時間常數(shù)。加熱熱脈沖寬度大于芯片而小于基板的熱時間常數(shù)。加熱 脈沖寬度通常在脈沖寬度通常在1幾百幾百ms。由于不同封裝。由于不同封裝LED的熱的熱 時間常數(shù)不同，因此選擇合適加熱脈沖寬度十分重要時間常數(shù)不同，因此選擇合適加熱脈沖寬度十分重要。JCJCJMA熱流熱流:結(jié)結(jié) 芯片芯片 封裝底面封裝底面 殼殼 環(huán)境環(huán)境 產(chǎn)生的熱產(chǎn)生的熱=散去的熱散去的熱 平衡平衡加熱曲線加熱曲線:器件在不同環(huán)器件在不同環(huán)境條件境條件,施加確施加確定的加熱功率定的加熱功率PH時時,熱阻和加熱阻和加熱時間的關(guān)系熱時間的關(guān)系曲線曲線.JCJMAJA 參數(shù)最大結(jié)溫(

10、C) 參數(shù)最大結(jié)溫(C)LED結(jié)溫 120鋁芯PCB LED 105無光學(xué)LED -40-105有光學(xué)LED -40-75The term exposed surface area is the sum total of all surfaces of the heat sink exposed to convection. The footprint area“ quantifies the projected area of the heat sink as shown in following diagram.A finned heat sink can fit more exposed

11、 surface area in a given foot print than a flat heat sink.Flat Heat Sink 0.09 (2.3 mm) ThickCn =83.7 CnTjmax Tj 125C5x Magnification of an Infrared Image of a biased AH101 at a case temperature near 85 C熱像分析熱像分析 LED壽命壽命: LED (發(fā)光)強(qiáng)度(功率)衰退到一半初始(發(fā)光)強(qiáng)度(功 率)的時間.oP=P0 exp(-t) . (1)o=0IFexp (-Ea/kTj). (2)oTj=th IFVF+Ta . (3)o利用公式(1)可以通過試驗得到壽命試驗數(shù)據(jù),從而