CN103605085A - 一种基于结构函数的led热特性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED光源构造体，是一种基于结构函数的LED热特性测试方法。所述方法包括：选择两组不同封装结构的LED灯具，所述两组LED灯具的封装体与材料不同；利用LED的U—I曲线漂移在小电流情况下与PN结，记录灯具在恒流驱动下结点电压V_F与温度T_J，计算比例系数S；测量瞬态降温曲线时，分别将两组LED灯具放在25～75℃的环境温度下，用350mA的额定电流驱动样品10min达到热稳态后，瞬态测试开始记录降温曲线；通过在样品下方放一张纸做隔离，然后采用不同的散热板，记录所得曲线；根据降温曲线利用软件分析计算微分结构函数R_th，结合被测的LED灯具的结构和曲线中的拐点位置，得到LED芯片到引脚的热阻K。

Description

一种基于结构函数的LED热特性测试方法

技术领域

本发明涉及LED光源构造体，确切地说，是一种基于结构函数的LED热特性测试方法。 

背景技术

LED被称为第四代照明光源，它具有光效高、节能环保、寿命长、体积小等优点，广泛应用于指示灯、信号灯、景观照明等领域。但是随着LED输入功率的增加，会导致芯片温度升高，从而影响LED的光通量、颜色以及主波长等参数，使得LED老化过程加速，提前失效。尤其对于大功率LED器件，热学特性会影响到它的工作温度、寿命和发光效率。因此，散热是大功率LED进入通用照明的重要瓶颈之一，对大功率LED的结温、热阻等热特性参数的测量变得至关重要。 

目前，LED热特性测量方法很多，如正向电压法测量LED结温，此方法的难点是测量LED底座的温度，从而会导致测量结果误差偏大。另外，还有红外成像法、电学参数法等。但这些方法或多或少都存在一些缺陷。如红外成像法速度慢，受空间分辨率限制；电学参数法忽略了对器件损耗光功率的测试，在测试大功率LED时会产生较大偏差。 

鉴于上述LED热特性测试方法的技术缺陷，本发明采用瞬态热测试方法分析待测LED器件热学特性，即基于结构函数的热特性的测试，这种测试方法对LED无破坏性，减少了由于影响LED内部结构导致测量结果产生的误差，同时，这种测量方法主要依赖于热测试仪的软件分析，结果清晰明了，便于研究者对LED的热性能进行分析。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过瞬态热测试方法分析待测LED器件热学特性，即基于结构函数的热特性的测试，这种测试方法对LED无破坏性，减少了由于影响LED内部结构导致测量结果产生的误差，同时依赖热测试仪的软件分析，提供一种基于结构函数的LED热特性测试方法。 

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于结构函数的LED热特性测试方法，所述方法包括如下： 

（1）选择两组不同封装结构的LED灯具，所述两组LED灯具的封装体与材料不同； 

（2）利用LED的U—I曲线漂移在小电流情况下与PN结温度形成的线性关系的特点，记录两组灯具的在恒流驱动下结点电压V_F与温度T_J，分别计算出他们的比例系数S； 

$S=\frac{{\mathrm{dV}}_F}{{\mathrm{dT}}_J}$

（3）测量瞬态降温曲线时，分别将两组LED灯具放在25～75℃的环境温度下，用350mA的额定电流驱动样品10min达到热稳态后，瞬态测试开始记录降温曲线； 

（4）通过在样品下方放一张纸做隔离，然后采用不同的散热板，记录所得曲线并与降温曲线对比； 

（5）根据降温曲线利用软件分析计算微分结构函数R_th，结合被测的LED灯具的结构和曲线中的拐点位置，得到LED芯片到引脚的热阻K。 

本发明的有益效果是：从LED的伏安-温度特性曲线计算出S系数，根据S系数和降温曲线通过软件分析芯片到LED引脚的热阻。采用本方法用间接手段测量LED灯具的光热特性，具有测试时间短,操作相对简单，从而降低LED的封装热阻，提高LED的封装质量，进而延长LED的使用寿命。 

附图说明

图1为本发明步骤流程图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

如图1所示，一种基于结构函数的LED热特性测试方法，所述方法包括如下： 

（1）选择两组不同封装结构的LED灯具，所述两组LED灯具的封装体与材料不同；例如，第一组为白光LED，它的封装结构简单，从内到外依次为芯片、封装体，是仿流明结构；第二组为黄光LED，其封装结构与第一组样品类似，但是封装体与材料跟第一组不同。 

（2）利用LED的U—I曲线漂移在小电流情况下与PN结温度形成的线性关系的特点，由于LED的加热曲线是指电流由小电流切换到大电流，测量误差较大；降温曲线反之，流过LED的电流很小，测量精度较高；又加热曲线与冷却曲线对称。记录两组灯具的在恒流驱动下结点电压V_F与温度T_J，分别计算出他们的比例系数S。 

$S=\frac{{\mathrm{dV}}_F}{{\mathrm{dT}}_J}$

（3）测量瞬态降温曲线时，分别将两组LED灯具放在25～75℃的环境温度下，用350mA的额定电流驱动样品10min达到热稳态后，瞬态测试开始记录降温曲线； 

（4）通过在样品下方放一张纸做隔离，然后采用不同的散热板，记录所得曲线并与降温曲线对比； 

（5）根据降温曲线利用软件分析计算微分结构函数R_th，结合被测的LED 灯具的结构和曲线中的拐点位置，得到LED芯片到引脚的热阻K。 

两种样品的LED结构不同，颜色不同，由它们的S系数和结构函数图得到的热阻分布也不同，在实际生产中，就可以参照这些热特性参数，对LED的结构进行优化，从而降低LED的封装热阻，提高LED的封装质量，进而延长使用寿命。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (1)

1.一种基于结构函数的LED热特性测试方法，其特征在于，所述方法包括如下：

（1）选择两组不同封装结构的LED灯具，所述两组LED灯具的封装体与材料不同；

（2）利用LED的U—I曲线漂移在小电流情况下与PN结温度形成的线性关系的特点，记录两组灯具的在恒流驱动下结点电压V_F与温度T_J，分别计算出他们的比例系数S；

$S=\frac{{\mathrm{dV}}_F}{{\mathrm{dT}}_J}$

（3）测量瞬态降温曲线时，分别将两组LED灯具放在25～75℃的环境温度下，用350mA的额定电流驱动样品10min达到热稳态后，瞬态测试开始记录降温曲线；

（4）通过在样品下方放一张纸做隔离，然后采用不同的散热板，记录所得曲线并与降温曲线对比；

（5）根据降温曲线利用软件分析计算微分结构函数R_th，结合被测的LED灯具的结构和曲线中的拐点位置，得到LED芯片到引脚的热阻K。