热学特性和寿命是LED的两大重要性能,受到人们的高度重视,且二者之间存在关联。然而,对这两大性能参数的检测却具有挑战性。本文根据国内外相关标准的要求和最新研究,综合分析了LED热特性参数和寿命指标的检测要求和方法,同时介绍了国内外的先进检测设备及特点。
1)首先对LED正向施加测试电流IM,测量正向结电压VFI;
2)用加热电流IH取代IM加到待测LED两端,加热一定时间(tH)待LED达到稳定状态,测量所测LED散热通道上的热耗散功率(PH);
3) 再用IM迅速取代IH加到待测LED两端,并测得正向结压降(VFF);
4) 计算LED的结温和热阻:
式(3)中, 为初始温度,式(4)中 为散热通道上指定点的温度,例如,环境温度或外壳温度。对于LED,输入的电功率一部分用于LED发光,另一部分产生热量,而热耗散功率PH往往很难从总输入电功率中区分出来,因此为方便和简化测量,QB/T 4057-2010提出了“参考热阻”的概念,即使用输入总功率替代式(4)中的热耗散功率。 “参考热阻”由于测量方便,复现性好,得到了越来越多的应用。
在加热电流IH 作用下,监视LED的结温上升过程,获取加热曲线也很有意义,图2所示为典型的加热曲线,它不仅能够判断LED是否达到热平衡,而且对于LED的结构和散热能力分析有具有参考作用。
获取加热曲线的技术难点在于测试电流与加热电流切换时间必须要足够短,并且瞬态数据的采集必须非常迅速。切换时间和数据采集时间一般要达到几到十几微秒,否则不能反映出LED结温的实际变化过程,导致最终测试出的热阻被大幅低估。
2.2 LED光色参数随温度变化曲线的测量
封装LED的光色参数一般是在PN结为25±1℃的条件下给出的,而在实际工作中,结温通常高于25℃,其光色性能会发生较大变化,这也给封装LED的应用带来困扰。因此,有必要监测LED的光色参数随结温变化的情况,如图3所示。光色参数随PN结温度变化曲线的测量与K系数的测量方法类似。
而考察环境温度(参考点温度)对LED的光色参数的影响则更为直观,对LED的应用更具指导意义。该测量可在下述的加速老练和寿命试验箱中进行。
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