探照燈燈具熱特性測試的原理與(yu) 方法
近年來,強光探照燈照明技術快速發展,在強光探照燈的光效、色溫、顯色性等光色指標備受關(guan) 注的同時,強光探照燈的熱學特性和壽命也越來越受到人們(men) 的重視,特別是熱學特性,對強光探照燈光、色、電等參數的性能和壽命有著顯著的影響。
強光探照燈熱性能的測試首先要測試強光探照燈的結溫,即工作狀態下強光探照燈芯片的溫度。關(guan) 於(yu) 強光探照燈芯片溫度的測試,理論上有多種方法,如紅外光譜法、波長分析法和電壓法等。目前實際使用的是電壓法。1995年12月電子工業(ye) 聯合會(hui) /電子工程設計發展聯合會(hui) 議發布的標準對於(yu) 電壓法測量半導體(ti) 結溫的原理、方法和要求等都作了詳細規範。
電壓法測量強光探照燈結溫的主要思想是:特定電流下強光探照燈的正向壓降Vf與(yu) 強光探照燈芯片的溫度成線性關(guan) 係,所以隻要測試到兩(liang) 個(ge) 以上溫度點的Vf值,就可以確定該強光探照燈電壓與(yu) 溫度的關(guan) 係斜率,即電壓溫度係數K值,單位是mV/℃。K值可由公式K=△Vf/△Tj求得。K值有了,就可以通過測量實時的Vf值,計算出芯片的溫度(結溫)Tj。為(wei) 了減小電壓測量帶來的誤差,>標準規定測量係數K時,兩(liang) 個(ge) 溫度點溫差應該大於(yu) 等於(yu) 50度。對於(yu) 用電壓法測量結溫的儀(yi) 器有幾個(ge) 基本的要求:
(1)電壓法測量結溫的基礎是特定的測試電流下的Vf測量,而強光探照燈芯片由於(yu) 溫度變化帶來的電壓變化是毫伏級的,所以要求測試儀(yi) 器對電壓測量的穩定度必須足夠高,連續測量的波動幅度應小於(yu) 1mV。
(2)這個(ge) 測試電流必須足夠小,以免在測試過程中引起芯片溫度變化;但是太小時會(hui) 引起電壓測量不穩定,有些強光探照燈存在匝流體(ti) 效應會(hui) 影響Vf測試的穩定性,所以要求測試電流不小於(yu) IV曲線的拐點位置的電流值。
(3)由於(yu) 測試強光探照燈結溫是在工作條件下進行的,從(cong) 工作電流(或加熱電流)降到測試電流的過程必須足夠快和穩定,Vf測試的時間也必須足夠短,才能保證測試過程不會(hui) 引起結溫下降。
在測量瞬態和穩態條件的結溫的基礎上,可以根據下式算出強光探照燈相應的熱阻值:
Rja=△T/P=(Ta-Tj)/P
式中,Ta是係統內(nei) 參考點的溫度(如基板溫度),Tj是結溫,P是使芯片發熱的功率,對於(yu) 強光探照燈可以認為(wei) 就是強光探照燈電功率減去發光功率。由於(yu) 強光探照燈的封裝方式不同,安裝使用情況不同,對熱阻的定義(yi) 有差別,測試時需要相應的支架和夾具配套。SEMI的標準中定義(yi) 了兩(liang) 種熱阻值,Rja和Rjb,其中:Rja是測量在自然對流或強製對流條件下從(cong) 芯片接麵到大氣中的熱導。
Rja在標準規範的條件下測量,可用於(yu) 比較不同封裝散熱的情況。
Rjb是指在自然對流以及風洞環境下由芯片接麵傳(chuan) 到下方測試板部分熱傳(chuan) 時所產(chan) 生的熱阻,可用於(yu) 由板溫去預測結溫。
大功率強光探照燈封裝都帶基板,絕大部分熱從(cong) 基板通過散熱板散發,測量強光探照燈熱阻主要是指強光探照燈芯片到基板的熱阻。