[发明专利]一种基于LabVIEW的LED结温测量方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种半导体材料检测系统，特别涉及一种基于LabVIEW的LED结温测量方法 

背景技术

LED的基本结构是一个半导体的p-n结，当电流流过LED器件时，p-n结的温度将上升。通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，所以可把LED芯片的温度视为结温。LED结温的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。 

传统的正向电压法的测量原理及方法如下_{【以下资料来源为已知光电资料】}，LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素，测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到。实验原理如图1所示，被测LED置于积分球内，积分球放在恒温箱的中间，积分球内的光经石英光纤导入SSP3112快速光谱分析仪，可以快速测取LED的峰值波长或W/B比率。将热电偶与LED管脚紧密接触，用测温仪读取不同加热电流和不同环境温度下的管脚温度。恒温箱的温度范围为0℃-150℃，精度 1℃。PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR)，并测量IF和IFR下的VF和VFR。 

热是从温度高处向温度低处散热。LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc(TJ>Tc>TA。 

在热的传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。若管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC(LED的热阻)、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA与各热阻关系为：RJA=RJC+RCB+RBA 各热阻的单位是℃/W。 

可以这样理解：热阻越小，其导热性能越好，即散热性能越好。 

如果LED的散热垫与PCB的敷铜层采用回流焊焊在一起，则RCB=0，则上式可写成：RJA=RJC+RBA 

散热的计算公式

若结温为TJ、环境温度为TA、LED的功耗为PD,则RJA与TJ、TA及PD的关系为：RJA=(TJ-TA)/PD (1)

式中PD的单位是W。PD与LED的正向压降VF及LED的正向电流IF的关系为：PD=VF×IF (2)

如果已测出LED散热垫的温度TC，则(1)式可写成：

RJA=(TJ-TC)/PD+(TC-TA)/PD

则RJC=(TJ-TC)/PD (3)

RBA=(TC-TA)/PD (4)

在散热计算中，当选择了大功率LED后，从数据资料中可找到其RJC值;当确定LED的正向电流IF后，根据LED的VF可计算出PD;若已测出TC的温度，则按(3)式可求出TJ来。

在测TC前，先要做一个实验板(选择某种PCB、确定一定的面积)、焊上LED、输入IF电流，等稳定后，用K型热电偶点温度计测LED的散热垫温度TC。 

在(4)式中，TC及TA可以测出，PD可以求出，则RBA值可以计算出来。若计算出TJ来，代入(1)式可求出RJA。 

研究 LED 结温的实时、精确、快速测量方法、技术，在理论和实际生产上有非常大的意义。通过大量的理论数据及众多的LED发光工程、生产厂家的经验：降低LED结温、热阻，在可大大提高LED产品的发光效率的同时也将大幅提高产品的可靠性和使用寿命。因此确定一个科学有效的测量方法、设计一套精确快速的测量系统，有利于更加科学、合理地进行 LED 结构设计及优化 LED 照明工程散热设计。 

传统的正向电压法，是利用 LED 电荷输运的温度效应，是通过直接测量在不同环境温度下LED的正向瞬时电压的大小来计算得到。但LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气，内部散热结构复杂，传统方法不能测得芯片的温度的分布性，只能得到平均温度效应。且传统方法测得的瞬间电压，利用普通的电压表无法满足要求，误差较大。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LabVIEW的LED结温测量方法。