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热阻Rth定义及影响因素

 影响因素:
  1、 与LED芯片本身的结构与材料有关。
  2、 与LED芯片粘结所用的材料的导热性能及粘结时的质量有关,是用导热性能很好的胶,还是用绝缘导热的胶,还是用金属直接连接。
  3、 热沉是用什么材料制成的?是用导热很好的铜,还是铝,而且与铜、铝的散热面积大小也有直接的关系。
  4、 选用一定的材料与控制相关的技术细节,就可以降低LED的热阻,从而提高LED的寿命与工作效能。

  热阻测试:
  根据LED芯片pn结温度升高10℃,波长会漂移1~2nm,或当pn结温度升高10℃时,光强会下降1%,按照这种规律可测出pn结温度上升了多少度。

  中国电子科技集团第十三研究所制造听NC2992型半导体器件可靠性分析仪,可用于测试热阻。这种仪器的工作原理是,利用半导体器件在恒定电流下LED的正向电压与温度具有很好的线性关系(测试布线图参见图1)。输入电压随温度的变化关系可近似为下列公式:

  • VT j=VT o +K(Tj-To) (1)

  式中,VT j、VT o分别是Tj和To时的输入电压;K是热敏温度系数,它与芯片衬底材料、芯片结构、封装结构、发光波长等都有关系。热阻是沿热流通道上的温度差与通道上耗散的功率之比,对于LED来说,热阻一般是指从LED芯征pn结到热沉上的热阻,

  热阻计算公式可表示为:
  • Rt h =( Tj-Tx)/P (2)
  • 式中,Tj为施加大小为P的加热功率脉冲后测得的LED结温;Tx为热沉铝基板上的温度。

  根据图1,对被测LED施加一定的加热功率脉冲(恒流IH),被测LED的pn结发热。比较恒流脉冲施加前后,在恒流IM偏置下所测的电压变化量。在测试前被测LED结温与热沉温度相同的前提下,由温度检测装置测得热沉温度,从而得到被测LED的初始结温。

  • 由于在正向电流IM下,pn结温升与其正向电压变化成线性关系,因此相关系数K为器件的热敏温度系数(mV/℃)。通过此热敏温度系数,在恒定的偏置电流IM下,可将功率恒流脉冲施加前后的结电压变化量ΔVF换算为相应的结温变化量。可将式(1)和式(2)改写为式(3):

  • Rth =ΔVF/K•P (3)
  • 如图1所示,首先转换开关置于“1”,则被测LED注入恒定电流IM,测得其正向电压VF1。然后开关切换到“2”,给被测LED注入恒定电流IH,使其结温升高。在一定时间之后,开关再次切换至“1”,在IM下测得LED的正向电压VF2。最后就可以计算出热阻。

发布时间:2013/1/15 12:52:25
 
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