LED热特性实际应用关键性能探讨

　　在图7a中显示了两个同一厂商的两个白色LED光通量和参考温度的关系，这两个LED具有不同的散热方式。散热方式1使用了一块金属的PCB板，而散热方式2使用了传统的FR4板。此外，两个LED样品的PCB板和散热器之间使用了不同的导热界面材料。

　　得到光通量和参考温度的测试方法非常简单。测试时冷板直接影响LED的结温。因此，通过改变冷板的温度，可以观察结温变化对于光通量的影响。

　　图7a中的两个LED曲线并不完全平行。因为测试是基于同一类型的LED，所以人们可能希望两个LED的性能是一致的。然而，请注意光通量和参考温度的曲线图。采用的导热界面材料有着不同的温度影响，从而对LED结温产生不同的影响。不同冷板温度下的结构函数可以进一步揭示这些影响的程度和产生位置。

　　很多的测试工作都是关于确定加热功耗和每一个参考温度下的热阻值。如果具有这些信息，就可以计算相应的LED结温值。如果没有进一步的测试要求。工程师可以使用之前的信息，重新绘制LED结温与光通量之间的关系。

　　基于真实的LED结温，重新绘制曲线将消除光通量曲线斜率的偏差。图7b描述了一组光通量和结温的曲线，并且这里的真实结温通过真实的加热功率和真实的热阻进行计算得到。现在对于同一供应商的所有LED样品，由前向电流值获得的特性斜率是一致的。光通量微小的偏差相当于通常的制造误差。

　　静态测量，光度测量和累计球

　　描述偏色等重要参数不仅仅要求电流和热测试，而且需要一个完全可控的小型“黑腔”。非常明显，不让外部的光影响敏感的波长读数是非常重要的。

　　最简单的LED热阻抗测量方式是使用四线“Kelvin”测试装置的静态测试方法。首先是LED处于稳态状态下，设定产生需要加热电流（IH）等级的前向电流（IF），恒定的加热电流是LED温度达到一个稳定值，从而产生恒定的光通量。

　　在JEDEC JESD51-1标准定义的静态测试条件下，一旦LED处于热的状态，它的前向电流突然降低到一个非常低的测量电流水平，IM（表格1中第2步）。事实上LED被关闭，产生了一个负的功率。在这个阶段，测量相应的电压（表格1第3步）。从LED的前向电压改变推算LED结温的改变。

　　注意，当PN结前向电流突然被停止（在测试过程中），不可避免的发生电瞬态现象。这个瞬态现象会持续很短的一段时间，在这段时间内前向电压的改变无法描述LED芯片的温度的改变。因此，在进行测量时必须给电瞬态现象消失留有一个时间上的延迟。

　　图8归纳了变量之间的相互影响。

　　Mentor Graphics 公司MicReD 部门的TERALED热/辐射测量系统就是用于LED辐射和光度特性测量的。它的研发目的就是为刚才所提及的静态测试提供完整的解决方案。当将它连接到T3Ster系统，TERALED可以完成热瞬态测试，从而提供结构函数，简化模型和热特性数据，同时也获得光度特性数据。

　　TERALED系统包含了各类部件，这些部件是获得精确，重复性好的LED重要参数所必须的：

　　高精度的探测器和参考光源

　　具有高精度V过滤器的滤波器组合，以提供光通量测量

　　具有平坦光谱响应的过滤器，以测量辐射通量（发射的光功率）

　　3个CIE光X-Y颜色坐标直接测量的过滤器

　　1个温度稳定的温度探头

　　1个累计球（“黑腔”）

　　当TERALED以单机模式使用时，它可以完成光度测量。当结合T3Ster系统时可以进行热和光度测量。图9是TERALED和T3Ster系统一起使用的简图。

　　结论：热，光和成本的平衡

　　每一个成功的LED照明设备背后都蕴藏着设计师在功率LED温度和热损耗要求方面做出的很多努力。这些重要的因素影响产品的寿命和它的发光特性。一个工作温度低，且发出满足要求光的照明设备可以在终端用户那里更长时间的工作。

　　MicRED T3Ster自动热测试系统可以快速完成热阻测量和预测照明设备内热量传递的路径。并且T3Ster和TERALED结合的热和辐射/光度测量系统可以得到照明设备工作温度，光性能和成本之间的完美平衡。