热阻Rth定义及影响因素

　　热阻定义：热流通道上的温度差与通道上耗散功率之比。

　　LED的热阻定义：Rth j-sp: 从PN结(j) 到焊点(sp)的热阻。单位: ℃/W 或K°/W

　　详解：在LED点亮后达到热量传导稳态时，芯片表面每耗散1W的功率，芯片pn结点的温度与连接的支架或铝基板的温度之间的温差就称为热阻Rth，单位为℃/W。数值越低，表示片中的热量传导到支架或铝基板上就越快。这有利于降低芯片中的pn结的温度，从而延长LED的寿命。

　　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。

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