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1、功率LED熱設(shè)計時，如何考慮其真實的熱阻???眾所周知，led的發(fā)光特性與其工作條件有很大關(guān)系。應用在LED上的前向電流是主要的影響因素，電流越高，LED產(chǎn)生的光通量也越多。令人感到遺憾的是，LED是由一個恒定的電流源進行驅(qū)動的，當LED的溫度上升時，它的光輸出也會急劇下降。圖1所示的是常見的LED基本參數(shù)對于輸出光譜的影響。此外，本圖也說明了LED的效率和發(fā)光顏色也會在峰值波長處發(fā)生偏移。圖1：電流和溫度對紅色LED輸出光譜的影響（點擊圖片放大） LED熱特性的重要性 由于LED的光輸出會隨著溫度發(fā)生變化，所以良好的熱管理是功率LED照明應用的一個重要問題。通過降低
2、LED的溫度，我們可以使其保持較高的效率。在實際的應用環(huán)境中，LED溫度越低，其輸出的流明也越多。 這就意味著在LED在實際應用中，其結(jié)點至環(huán)境的真實熱阻是LED照明設(shè)計的一個重要因素。令人感到遺憾的是，不同LED供應商提供的產(chǎn)品熱阻和其它與溫度相關(guān)的特性參數(shù)五花八門。因此，不同的熱標準機構(gòu)也已經(jīng)開始進行LED熱管理的相關(guān)標準制定工作。現(xiàn)今，JEDECJC15協(xié)會正在起草一部關(guān)于LED熱阻測量的新標準。此外，國際照明協(xié)會（InternationalLightingCommittee）成立了兩個新的技術(shù)協(xié)會（TC-2-63和TC-2-64），以處理LED熱方面的問題。在這
3、些協(xié)會之間逐漸達成了一個共識，那就是供應商在采用公式1計算LED熱阻時，必須考慮實際的光功率Popt（換而言之，輻射光通量）： 公式中LED前向電流和前向電壓（IFxVF）的乘積是LED工作所需要的電功率，ΔTj是LED的結(jié)溫變化量。???當確定LED熱阻的時候忽略光功率會得到比LED實際應用更低的熱阻。如果LED照明設(shè)計師使用這些數(shù)據(jù)去計算LED燈的光輸出量，其結(jié)果是他們的設(shè)計往往無法滿足實際的光輸出量的要求。實際情況中的熱阻會更高，相應地LED結(jié)溫也會更高。由此，實際LED照明設(shè)備發(fā)出的光通量會比預期要低。獲取LED實際的熱特性數(shù)據(jù)是成功設(shè)計LED的關(guān)鍵?！ 崽匦?/p>
4、：仿真和物理測試 熱仿真可以幫助設(shè)計師了解他們LED產(chǎn)品的散熱狀況。因為LED光源發(fā)出的熱量一般都通過自然對流的方式進入到周圍環(huán)境中，CFD分析工具是用以確定不同設(shè)計方案散熱性能所必須的。圖2：使用FloEFD對改進的MR16進行CFD分析（點擊圖片放大） 圖2顯示了在JEDEC標準自然對流測試環(huán)境中的一個改進MR16LED燈的熱仿真結(jié)果。圖3：使用Tr3ster對改進的MR16進行測試（點擊圖片放大） 為了建立精確的熱仿真模型，所以必須確定實際應用中的LED熱阻值。實際應用中的LED熱阻值通?？梢杂蒚r3ster等測量儀器完成。Tr3ster是MentorGrap
5、hicsMicReD團隊開發(fā)的產(chǎn)品。圖3是圖2中LED熱測試所使用的測試設(shè)備?！ D4是由Tr3ster熱瞬態(tài)測試儀測量得到的LED結(jié)溫和Zth的關(guān)系曲線。這個測試結(jié)果可以被用于獲得LED導熱路徑上的詳細結(jié)構(gòu)信息，這里所指的導熱路徑主要是指LED的PN結(jié)至環(huán)境之間的熱量傳遞路徑。這些詳細的結(jié)構(gòu)信息以熱阻和熱容的關(guān)系曲線形式描述。這類曲線也被稱之為結(jié)構(gòu)函數(shù)。結(jié)構(gòu)函數(shù)可以幫助設(shè)計師確定整個LED散熱設(shè)計的每一部分的熱阻，其中包括了LED結(jié)點，TIM，散熱器或者照明設(shè)備。圖4：自然對流環(huán)境條件下使用兩種不同插槽改進的MR16熱阻抗曲線（點擊圖片放大） 圖5顯示了整個LED照片
6、設(shè)備中結(jié)點至環(huán)境總熱阻的50%是由于LED自身所引起的。結(jié)構(gòu)函數(shù)不僅僅能幫助結(jié)構(gòu)分析（例如，dieattach失效探測），而且可以幫助生成封裝元件動態(tài)的簡化熱模型。這類簡化模型可以直接被CFD軟件所使用。（一些半導體供應商也已經(jīng)開始提供它們產(chǎn)品熱性能的瞬態(tài)模型）圖5：改進的MR16中各部分在總熱阻的影響和結(jié)構(gòu)函數(shù)（點擊圖片放大）圖6：功率LED熱和光同時測量???熱和光度聯(lián)合測量 圖4和圖5提供了一些對于解釋非常有用的對比結(jié)果，而且對于實際的設(shè)計工作而言，熱特性數(shù)據(jù)是必須的。所以，當計算實際的熱阻值時，必須清楚地了解LED的光功率。 為了獲得這方面的信息，一個熱測試設(shè)
7、備（符合應用熱測試標準[3]）必須具備測試LED光功率的功能。LED光功率測試必須遵從CIE協(xié)會的相關(guān)標準[4]。圖6是這樣一個測試系統(tǒng)的描述。Tr3ster熱測試儀器對處于TERALED系統(tǒng)中的被測試LED提供一個電功率，TERALED是一個由累計球和探測器組成的自動光度測量裝置。另外，整個系統(tǒng)中還包括電控制和測試數(shù)據(jù)處理軟件。LED助推器（圖6左邊的小盒子）讓系統(tǒng)測試多芯片高前向電壓（VF>10V）的LED?！ ⊥ㄟ^Tr3ster對LED進行測量，我們可以在獲得LED熱阻的同時，也獲得輻射通量，光通量，光輸出特性，染色性等
