米乐m6官网
您现在的位置:首页 > 产品展示 > LED封装

模组内部灯条LED实在热阻模仿测验体系研讨与剖析

发布时间:2022-10-15 09:33:21 来源:米乐m6官网

  :LED封装、模组的质量水平,如光通量、坐标等光功能,与LED内部芯片的结温凹凸密切相关。一般LED结温高,则功能差。因而,关于LED芯片企业、LED封装企业和LED模组整机企业,了解LED芯片各层结构的热阻显得十分必要。现有的丈量办法有许多,如红外热像仪法、电学参数法、光功率法等,职业丈量热阻比较通用、靠谱的办法是电学参数法。本文选用的测验办法是依据电学参数法原理,一起运用“焊脚温度、环境温度”等效法,经过规划相应的PCB标准,使T3ster热阻测验仪可丈量的待测LED模块的焊脚及环境温度,与实在模组或整

  跟着科学技术的开展以及动力的日益紧缺,半导体照明的研讨取得了很大的前进,而半导体产品具有功耗低、运用寿数长和呼应时刻短等许多优势和开展潜力,已出现逐步替代传统照明产品的趋势[1]。LED是半导体照明中的要害器材,因为功率越来越大,大功率LED的耗散功率会导致LED芯片PN 结结温上升,然后显著地影响LED的光度、色度和电气参数,乃至或许导致器材失效[2-4]。因而,在LED的整机、模组运用中,如电视模组,会优先考虑热阻小,结温低的LED。与此一起,整机模组厂商不只重视单个LED热阻和结温丈量,更重视的是在整机或许模组状况下内部灯条LED的实在热阻,以便为模组可靠性规划供给有力支撑。

  现在职业丈量LED热阻比较通用、靠谱的办法是电学参数法,运用T3ster设备,T3Ster依据先进的JEDEC ‘Static Method’测验办法(JESD51-1),经过改动电子器材的输入功率,使器材发生温度改变,但该设备仅能丈量标准约在30 mm以内的小模块的LED热阻,无法点评整机或模组状况下的LED热阻(如常用的32寸到65寸模组)。因而,本文研讨内容的原理依据电学参数办法,并在此基础上运用“焊脚温度、环境温度”等效法,该办法能够实在可靠地模仿模组内部灯条LED的热阻特性。

  LED是一种半导体器材,主要以热阻来表征其自身的热学特性。在热平衡的条件下,2个规定点(或区域)温度差与发生这两点温度差的热耗散功率之比值称为热阻,用Rth标明,它表征了LED的散热才能。热阻核算公式如下:

  其间,Tj 为稳守时待测LED的结温;Ts为安稳环境的参考点温度;P是待测LED在热传导通道上的耗散功率,Rth为待测LED P-N结到指定参考点(S点)之间的热阻。经过式(1)可知,结到测验点Ts的热阻,可由两者之间的结温与耗散功率比值得到。许多研讨现已标明,热阻(结到焊脚Ts),与环境温度、PCB规划、散热原料均强相关,本文研讨依据电学参数办法测验原理,选用的热阻等效办法,运用“焊脚温度、环境温度”等效,经过规划相应的PCB标准,使T3ster热阻测验仪可丈量的待测LED模块的焊脚及环境温度,与实在模组或整机状况里的LED焊脚及环境温度适当,运用该模块测得的热阻等效为模组或整机状况里的LED热阻。其间,被测模块与整机/模组原始灯条LED具有相同的环境温度、LED标准、散热原料、驱动电流及相同的焊脚温度,因而用被测模块热阻等效原始整机/模组原始灯条LED热阻。

  本文研讨的测验体系组成结构如图1所示,主要由电流测验仪、整机或许模组、温度测验仪和T3ster设备组成。在整机或许模组点亮状况下,经过电流测验仪测验电路中的驱动电流,然后确认经过灯条上LED的电流;T3ster设备测验整机或许模组内部的灯条LED热阻;温度测验仪测验在整机或许模组点亮状况下内部的环境温度和测验LED的焊脚温度,然后确认T3ster设备上设置的环境温度和LED的焊脚温度。

  2)选取模组中温升最高的LED(一般挨近电源板方位),在煲机2 h后测验该LED的焊脚温度Ts1和模组内部环境温度Ta1;

  4)设置恒温槽的温度为Ta2,Ta1=Ta2,测验电流为IF。在温度Ta2安稳后,记载该LED温升为Ts2;

  6)当满意Ta1=Ta2,Ts1=Ts2后,测验该尺度长度的LED的K系数和降温曲线,再对降温曲线提取结构函数,进行积分结构和微分结构,从结构函数中主动剖分出该LED的热阻;

  本次测验选用43英寸电视模组,首要点亮43英寸模组,用电流测验仪TDS3032B设备衔接线英寸模组,挑选温升最高的LED(一般挨近电源板方位),在刮去该LED的灯条PCB铜箔,使该LED与其他LED断开独自操控,再用导线把其他LED衔接起来,一起把独自操控的LED负极衔接温度测验仪的探头1,测验焊脚温度Ts1,另一个探头2放置在该LED邻近,测验环境温度Ta1,如图2所示。装好43英寸模组,用直流源独自点亮该LED,其他正常电源板点亮,煲机2 h后,记载探头1和探头2对应的焊脚温度Ts1和Ta1分别为59.9 ℃、50.3 ℃。把43英寸模组测验的LED取出,衔接导线ster设备的恒温槽内,如图3。设置槽内温度为Ta2=Ta1=50.3 ℃,测验电流为492 mA,一段时刻后记载此刻的LED焊脚温度Ts2为58.9 ℃。因为Ts2<Ts1,持续缩小PCB的尺度,当尺度L3为14 mm×10 mm,得到的Ts3为60.3 ℃。此刻焊脚温度Ts3与在43英寸模组内部测验的焊脚温度Ts1挨近,且环境温度相同,Ta2=Ta1=Ta3=50.3 ℃,则测验该尺度L3的LED在不同环境温度下的电压值,如图4,由式(2)得到K系数:

  然后设置环境温度为Ta2=Ta1=Ta3=50.3 ℃,输入测验电流492 mA,一守时刻后到达热平衡,设置电流为1 mA,完成快速降温,一起得出降温曲线。经过TSP(温度灵敏参数)取得LED的瞬态温度改变曲线,行将K因子联系代入电压改变以取得瞬态温度改变曲线,对冷却曲线进行数值处理并提取结构函数,得到了微分结构曲线,从曲线个不同方位的热阻,从左到右分别为PN结内部的热阻、结到固晶层的热阻、结到焊盘的热阻、结到PCB的热阻、结到环境的热阻,如图8。咱们测验的方位是灯条的LED负极焊脚S点,因而,第3个峰结到焊盘的热阻便是咱们需求测验的成果,然后得出尺度为L2和L3时对应的热阻为8.38 K/W和8.96 K/W,并在测验进程中得出电压、Tj等参数。当尺度为L3时,43英寸模组内部和恒温槽内环境温度Ta相同,且焊脚温度Ts根本共同,此刻尺度L3的热阻值能够等效为在43英寸模组内实在的热阻。

  经过上述的测验办法,得出43英寸模组内灯条LED的热阻及相关光学参数,相同的办法测得32英寸模组、50英寸模组、55英寸模组和65英寸模组,数据如表1。

  上述表中的环境温度Ta,与模组内部的灯条数量及排布有很大联系,43UHD模组空间小,灯条数量多,因而模组内的环境温度比其他尺度模组大,对应的焊脚温度Ts、结温Tj和热阻也大。

  依据表中热阻的测验成果,理论核算公式Rth =(Tj -Ts)/P,式中的Tj、Ts和P=IV可在测验进程中得出,核算理论热阻是否与试验成果挨近。如43UHD模组中,当PCB尺度为14 mm×10 mm时,环境温度和焊脚温度根本共同,试验测验的热阻为8.96 K/W,试验进程可知Tj=74.3 ℃、Ts=60.3 ℃、P=IV= 1.509 2 W,则可得热阻为9.14 K/W,试验测验值与理论核算值挨近。

  测验LED的原理,运用“焊脚温度、环境温度”等效,经过规划相应的PCB标准,使T3ster热阻测验仪可丈量的待测LED模块的焊脚及环境温度,与实在模组或整机状况里的LED焊脚及环境温度适当,该模块测得的热阻即可等效为模组或整机状况里的LED热阻。本试验成果证明上述办法可行并具有较高的可信度,经过这种等效的办法,能够处理T3ster设备无法点评整机或模组状况下的LED热阻,实在还原在模组、整机内LED热阻发热状况,进步整机、模组LED寿数点评办法的准确性、科学性,提高可靠性。

  [2] 王建,黄先,刘丽,等.温度和电流对白光LED发光功率的影响[J].发光学报,2008,29(2):358-363.[3] 刘一兵,丁洁.功率型