Wie misst man die Sperrschichttemperatur von LED-Lampenperlen?
Die Sperrschichttemperatur scheint ein Temperaturmessproblem zu sein, aber die zu messende Sperrschichttemperatur befindet sich innerhalb der LED, und es ist unmöglich, ein Thermometer oder Thermoelement in die PN-Sperrschicht zu stecken, um ihre Temperatur zu messen. Natürlich kann seine Gehäusetemperatur weiterhin mit einem Thermoelement gemessen werden, und dann kann basierend auf dem gegebenen thermischen Widerstand Rjc (Verbindung zum Gehäuse) seine Sperrschichttemperatur berechnet werden. , Aber nach der Installation des Kühlers wird das Problem komplizierter. Da die LED normalerweise auf das Aluminiumsubstrat gelötet wird und das Aluminiumsubstrat auf dem Strahler montiert wird, müssen viele Wärmewiderstandswerte bekannt sein, um die Sperrschichttemperatur zu berechnen, wenn nur die Temperatur des Strahlergehäuses gemessen werden kann. Einschließlich Rjc (Verbindung zum Gehäuse), Rcm (Gehäuse zum Aluminiumsubstrat, eigentlich sollte es auch den Wärmewiderstand der Filmdruckplatte enthalten), Rms (Aluminiumsubstrat zum Strahler), Rsa (Strahler zu Luft), davon ist nur eine Ungenaue Daten beeinträchtigen die Genauigkeit des Tests. Abbildung 3 zeigt eine schematische Darstellung der verschiedenen thermischen Widerstände von der LED bis zum Kühlkörper. Es verfügt über einen hohen thermischen Widerstand, wodurch seine Genauigkeit noch begrenzter wird. Mit anderen Worten, die Genauigkeit der Schätzung der Sperrschichttemperatur aus der gemessenen Oberflächentemperatur des Kühlkörpers ist noch schlechter.
Glücklicherweise gibt es eine indirekte Methode zur Temperaturmessung, nämlich die Messung der Spannung. Auf welche Spannung bezieht sich die Sperrschichttemperatur? Was ist mit dieser Beziehung?
Wir müssen zuerst mit den Volt-Ampere-Eigenschaften der LED beginnen.
4. Temperaturkoeffizient der LED-Volt-Ampere-Eigenschaften
Wir wissen, dass LED eine Halbleiterdiode ist, sie hat eine Volt-Ampere-Kennlinie wie alle Dioden und wie alle Halbleiterdioden hat diese Volt-Ampere-Kennlinie eine Temperaturkennlinie. Seine Charakteristik ist, dass sich bei steigender Temperatur die Volt-Ampere-Kennlinie nach links verschiebt. Abbildung 4 zeigt die Temperaturcharakteristik der Volt-Ampere-Charakteristik der LED.
Angenommen, die LED wird mit einem konstanten Strom von Io versorgt, wenn die Sperrschichttemperatur T1 ist, ist die Spannung V1 und wenn die Sperrschichttemperatur auf T2 ansteigt, verschiebt sich die gesamte Volt-Ampere-Kennlinie nach links, der Strom Io bleibt unverändert , und die Spannung wird V2. Diese beiden Spannungsunterschiede werden durch die Temperatur beseitigt und der Temperaturkoeffizient kann in mV/oC ausgedrückt werden. Für gewöhnliche Siliziumdioden beträgt dieser Temperaturkoeffizient ungefähr -2 mV/oC. Die meisten LEDs bestehen jedoch nicht aus Siliziummaterialien, sodass ihr Temperaturkoeffizient separat gemessen werden muss. Glücklicherweise haben die meisten LED-Hersteller' Datenblätter geben ihre Temperaturkoeffizienten an. Beispielsweise beträgt der Temperaturkoeffizient der XLamp7090XR-E von Cree' -4 mV/oC. Es ist 2-mal größer als gewöhnliche Siliziumdioden. Für das amerikanische Bridgelux LED-Array (BXRA) werden detailliertere Daten angegeben.
Allerdings ist der Umfang der von ihnen angegebenen Daten zu breit, so dass sie an Nutzwert verlieren.
Solange der Temperaturkoeffizient der LED bekannt ist, ist es auf jeden Fall einfach, die Sperrschichttemperatur der LED aus der Messung der Durchlassspannung der LED zu berechnen.
5. Wie man die Sperrschichttemperatur von LED im Detail misst.
Nehmen wir nun Cree's XLamp7090XR-E als Beispiel. Zur Veranschaulichung, wie man die Sperrschichttemperatur der LED spezifisch misst. Es ist erforderlich, dass die LED im Kühlkörper installiert ist und ein Konstantstromtreiber als Stromquelle verwendet wird. Führen Sie gleichzeitig die beiden mit der LED verbundenen Drähte heraus. Schließen Sie das Voltmeter vor dem Einschalten an die Ausgangsklemmen (die positiven und negativen Klemmen der LED) an und schalten Sie dann die Stromversorgung ein. Lesen Sie vor dem Aufheizen der LED sofort den Messwert des Voltmeters ab, der dem Wert von V1 entspricht, und warten Sie. Mindestens 1 Stunde, wenn das thermische Gleichgewicht erreicht ist, erneut messen, die Spannung an der LED entspricht V2. Subtrahieren Sie diese beiden Werte, um die Differenz zu erhalten. Nach Entfernen um 4 mV kann die Sperrschichttemperatur ermittelt werden. Tatsächlich sind die meisten LEDs in Reihe geschaltet und parallel geschaltet. Dies spielt keine Rolle. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannungsdifferenz von vielen in Reihe geschalteten LEDs beigesteuert. Teilen Sie daher die Spannungsdifferenz durch die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs und teilen Sie sie dann durch 4mV. , Sie können die Sperrschichttemperatur abrufen. Zum Beispiel ist die LED 10 Stränge und 2 parallel, die beim ersten Mal gemessene Spannung beträgt 33 V, die gemessene Spannung nach dem zweiten Wärmeausgleich beträgt 30 V und die Spannungsdifferenz beträgt 3 V. Diese Zahl muss durch die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs (10) geteilt werden, um 0,3 V zu erhalten, und dann durch 4 mV geteilt werden, um 75 Grad zu erhalten. Unter der Annahme, dass die Umgebungstemperatur vor dem Einschalten 20 Grad beträgt, sollte die Sperrschichttemperatur zu diesem Zeitpunkt 95 Grad betragen.
Die mit dieser Methode erhaltene Sperrschichttemperatur ist definitiv viel genauer als die Verwendung eines Thermoelements, um die Temperatur des Strahlers zu messen und dann die Sperrschichttemperatur zu berechnen.
