白光LED封装技术

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1、白光LED,白光LED封装技术对于普通照明而言，人们需要的主要是白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG） 封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（入p=465nm, Wd = 30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色 光，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分 被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉 的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3

2、500-10000K的各色白光。白光就是有各种颜色光组成的,平常的太阳光,日光灯都属于白光白光是由可见光（红橙黄绿蓝靛紫）和不可见光（微波 无线同颜色的5mm LED随着时间变化不会以同样的方式衰减。在20mA的电流下，5mm封装LED的衰减情况如图1所示。红光 LED 的光输出衰减速率较白光 LED 慢，而绿光和蓝光 LED 则以中等到的速率衰减。白光 LED 封装在一个与外界隔离的灯具中，环境 温度将影响白光 LED 的光输出衰减速率。60%100030004 0005(X)06000高功隕口光I Ft）爷光灯时IM (hj图1 5mm封装LED的衰减情况不同白色光源的光输出随时间变化的规

3、律如图2所示。高功率的白光LED有非常低的光输出劣化。根据图2中的初步数据，光线的吸 收和散热已使高功率白光LED有所进展，它提供了改善的发光功效，并提高了照度的维持度。2 0004 000600010000第1页共12页丰田公司日前成功开发了封装面积只有3.4mmx2.8mmx1.2mm的大电流型白光LED。与原产品相比，封装面积和封装厚度大约 分别减至原来的1/15和1/5,最大可通过500mA电流，可应用于各种照明设备、17.7853.34cm （721英寸）的液晶面板背光 光源以及汽车灯具等。大电流白光 LED 能大幅减小尺寸，主要得益于通过采用陶瓷封装提高了散热性。原来的产品使用的是

4、热传导性 较差的树脂封装材料，所以需要通过加大封装尺寸来提高散热性。近年来随着大功率白光LED封装技术的发展，可通过减小白光LED结点与插脚间的热阻抗，把封装外壳做成扁平状、缩短结点与插脚 之间的距离来缩短传输的距离。同时，引线支架的直径更大，引脚增大，并使用热传导性能较好的材料制作，能使热量更快地散发出来。 使用耐高温的环氧树脂，解决了高温和散热问题，因此可以利用大芯片进行封装，致使其工作电流可由一般的20mA增大到350mA、 700mA甚至1000mA，其功率可以达1W、3W甚至5W。这种封装结构的辐射视角很宽，因此该白光LED的光学效率也较高。所 以，信号灯中使用的白光LED只需十几只

5、，甚至几只。常规白光LED与功率白光LED在信号灯中应用的比较结果如下： 所用材料不同。一般白光LED使用环氧树脂作为安装板，而功率白光LED需要使用铝基线路板（MCPCB）。 生产工艺不同。一般白光LED使用波峰焊或手工焊均可，而功率白光LED需要使用贴片焊机。 配套的电子元件不同。因为焊接工艺不同，所以与一般白光LED配套的电子元件也是需要使用波峰焊或手工焊的一般元件，而与功 率白光 LED 配套的电子元件都是贴片元件。 自动化程度不一样。由于生产工艺不一样，贴片式生产的自动化程度高，可以使用流水化生产线；而一般白光LED和一般元件由于 外观、结构差异较大，因此有相当一部分工作（如插管等）

6、都需手工完成。这样导致两者的加工质量也不一样。 加工性能保障不一样。由于静电防护等措施是影响白光LED使用寿命的重要因素，而一般白光LED生产的自动化程度不高，因此 静电防护等措施比较难以实施。而功率白光LED的生产工艺比较容易保证其完好性。 集成化程度不一样。由于功率白光LED采用贴片式工艺，因此其电子元件可以高度集成化，可以把灯板和电源等都做得很小，而一 般白光 LED 及其配套元件难以实现这一目标。 结构设计要求不同。虽然一般白光LED的功率小，单只白光LED发热少（当然这些白光LED承受发热的能力也低，散热效果也差）， 但其分布在整个发光面内，因此其散热方面的改善措施难以实施。而功率白

7、光 LED 相对集中，又是使用贴片工艺安装在铝基板上，因 此容易设计散热器，可把白光LED灯板直接安装在上面以改善其散热效果。 配光设计要求不一样。一般白光LED因为使用的管数多，且均匀分布在整个发光区域内，因此配光时需要针对白光LED 一一对应。 而功率白光LED管数使用得较少，一般300mm信号灯使用12只甚至8只LED就可达到要求，因此把整个灯板置于发光面的轴心附 近，在配光时近似地将其当作集中光源来进行设计。 使用效果不一样。一般白光LED由于发出的光分布在整个发光表面的范围内，相互之间的间距较大，因此投射在发光表面的效果是 能比较明显地看出点状分布的发光光源。并且由于白光 LED 光

8、源本身光强分布中存在强弱，加上封装中经常存在光斑不均匀现象，整 个发光表面势必存在明暗之分，同时配光时采用的是一一对应的方式，因此在有一个或一串白光 LED 失效的情况下会出现暗斑，从而 影响整个信号灯的光效和图形。而大功率白光 LED 由于相对比较集中，在配光时也近似地当作集中光源进行处理，因此上述缺陷均能 避免。 使用寿命不一样。由于功率白光LED具有以下特点，因此可以延长使用寿命。管数少，支路少，因此容易使用支路恒流的电源，保证各只白光LED有着相同的供电环境，即使其中个别失效，也不会影响到其他白 光 LED 的供电电流。允许工作电流较大，是一般白光LED的十几倍，因此电流控制波动几个毫

9、安，对大功率白光LED根本不会造成影响。所以，它对电 源精确控制的依赖性较小，也有利于延长使用寿命。大功率LED灯珠详细参数及点光源选择技巧LED灯珠参数介绍：1、亮度LED 的亮度不同，价格不同。灯杯： 一般亮度为60-70 lm； 球泡灯：一般亮度为80-90 lm。注:1W亮度为60-110 Im 3W亮度最高可达2401m 5W-300W是集成芯片，用串/并联封装，主要看多少电流, 电压，几串几并。1W 红光，亮度一般为30-40 Im； 1W 绿光，亮度一般为60-80 Im； 1W黄光，亮度一般为30-50 Im;1W蓝 光，亮度一般为 20-30 Im。LED透镜：一次透镜一般用

10、PMMA、PC、光学玻璃、硅胶（软硅胶，硬硅胶）等材料。角度越大出光效率越 高，用小角度的LED透镜，光线要射得远的。2、抗静电能力抗静电能力强的LED，寿命长，因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰3、波长波长一致的LED，颜色一致，如要求颜色一致，则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正 的产品。白光分暖色（色温2700-4000K），正白（色温5500-6000K），冷白（色温7000K以上）欧洲人比较喜欢暖 白红光：波段600-680，其中620， 630主要用于舞台灯， 690接近红外线 蓝光：波段430-480，其中460， 465舞台灯用的较多

11、。绿光：波段500-580，其中525， 530舞台灯用的较多。4、漏电电流LED是单向导电的发光体，如果有反向电流，则称为漏电，漏电电流大的LED,寿命短，价格低。5、发光角度用途不同的 LED 其发光角度不一样。特殊的发光角度，价格较高。6、寿命不同品质的关键是寿命，寿命由光衰决定。光衰小、寿命长，寿命长，价格高。7、LED 芯片LED的发光体为芯片，不同的芯片，价格差异很大。日本、美国的芯片较贵，台厂与中国本土厂商的LED芯 片价格低于日、美。8、芯片大小芯片的大小以边长表示，芯片尺寸一般为：38-45mQ，大芯片LED的品质比小芯片的要好。价格同芯片大小成 正比。9、胶体普通的LED的

12、胶体一般为环氧树脂，加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵，高品质的户外LED灯饰应抗紫 外线及防火。10、显色值正白：60-65，暖白：50-60，由于不同公司使用的封装荧光粉不一样，所以显色值也不一样。点光源的选择技巧1、亮度LED的亮度不同，价格不同。用于LED灯具的LED应符合雷射等级I类标准。2、抗静电能力抗静电能力强的LED,寿命长，因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰。3、波长波长一致的LED,颜色一致，如要求颜色一致，则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正的产品。4、漏电电流LED是单向导电的发光体，如果有反向电流，则称为漏电，漏电电流大的

13、LED,寿命短，价格低。5、发光角度用途不同的 LED 其发光角度不一样。特殊的发光角度，价格较高。如全漫射角，价格较高。6、寿命不同品质的关键是寿命，寿命由光衰决定。光衰小、寿命长，寿命长，价格高。7、晶片LED的发光体为晶片，不同的晶片，价格差异很大。日本、美国的晶片较贵，一般台湾及国产的晶片价格低于日、美。8、晶片大小晶片的大小以边长表示，大晶片 LED 的品质比小晶片的要好。价格同晶片大小成正比。第 5 页 共 12 页9、胶体普通的LED的胶体一般为环氧树脂，加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵，高品质的户外LED灯 饰应抗紫外线及防火。每一种产品都会有不同的设计，不同的设计适用于不

14、同的用途，LED灯饰的可靠性设计方面包含：电气安全、 防火安全、适用环境安全、机械安全、健康安全、安全使用时间等因素。从电气安全角度看，应符合相关的国际、 国家标准。由于LED是新产品，中国国家标准滞后，但国家提供产品合格则试。具有国际安全认证（如GS、CE、UL等） 及国家产品质量合格证的LED灯饰价格要高，因为这些产品在安全设计上是可靠的。消费者注意的是要认真鉴别证 书的真伪，现在有国际安全认证及国家产品合格证的厂家并不多。从健康方面，采用无毒材料设计的产品价格要高，特别是室内LED灯饰，千万别贪便宜选用有异味的LED灯 饰，目前仅少数几家LED厂家是用无毒材料生产，辨别的方法可以直接用鼻

15、子分别，有臭味的产品比无臭味的价格 更低很多。类似铅、汞、镉等毒素需专业人员分析。从适用环境安全看，有可靠的防尘防潮设计，材料防火、防紫 外线、防低温开裂的 LED 产品的价格高LED照明产品检测方法中的缺陷和改善的对策传统的LED及其模块光、色、电参数检测方法有电脉冲驱动，CCD快速光谱测量法，也有在一定的条件下， 热平衡后的测量法，但这些方法的测量条件和结果与LED进入照明器具内的实际工作情况都相差甚远。文章介绍了 通过VfTJ曲线的标出并控制LED在控定的结温下测量其光、色、电参数不仅对采用LED的照明器具的如何保 证LED工作结温提供了目标限位，同时也使LED及其模块的光、色、电参数的

16、测量参数更接近于实际的应用条件。 文章还介绍了采用LED的照明器具如测量LED的结温并确定LED参考点的限值温度与结温的函数关系。这对快速 评估采用 LED 的照明器具的工作状态和使用寿命提供了一个有效的途径。一、序言对于一个新兴的产品，其产品自身的发展总是先于产品标准和检测方法。虽然产品的标准和检测方法不可能先 于产品的研发，但是，产品的标准和检测方法应尽可能地紧跟产品设计开发的进度，因为产品的标准和检测方法的 制定过程本身就是对产品研发过程的回顾研讨和小结，只要条件基本成熟，产品标准和检测方法的制订越及时，就 越能减少产品研发过程的盲目性。LED照明产业发展到现在，我们对LED照明产品标准

17、和检测方法的回顾、小结 的时候已经基本到来。二、LED 模块的光电参数和检测方法的现状和改进方法1、传统的LED模块的检测方法目前传统的 LED 模块的检测方法主要有两种，第一种是采用脉冲测量的方法，它是把照明 LED 模块固定在测 量装置上（例如积分球的测量位置等），采用脉冲恒流电源与瞬时测量光谱仪的同步联动，即对LED发出数十毫秒 数佰毫秒恒流的脉冲电流的同时，同步打开瞬时测量光谱仪器的快门，对LED发出的光参数（光通量、光色参数等） 进行快速检测，同时，也同步采集LED的正向压降和功率等参数。由于这种方式在检测过程中，LED的结温几乎 等同于室温，所以，测量结果的光效高，光色和电参数与实

18、际使用情况有明显差异，这一般都是LED芯片（器件） 生产商采用的快速检测方法，而与LED实际应用在最终照明器具中的状态不具有可参比性。第二种检测方法是把LED模块安装在检测装置上后，可能带上一固定的散热器（也可能具有基座控温功能）， 给LED施加其声称的工作电流，受传统的照明光源检测方法的影响，也是等到LED达到热平衡后再开始测量它的 光电参数。这种方法看似比较严密，但实际上，它的热平衡条件和工作条件与此类LED装入最终的照明器具中的状 态仍没有好的关联性，因此所测的光电参数与今后实际的应用状态的参数仍不具有可参比性。已经颁布的 GB/T248242009/CIE 127-2007NEQ普通照

19、明用LED模块的基本性能的测量方法标准中，在这方面是这样规 定的：“试验或测量时LED模块应工作在热平衡状态下，在监视环境温度的同时，最好能监视LED模块自身的工作 温度，以保证试验的可复现性。如可能监测LED模块结电压，则应首选监测结电压。否则，应监测LED模块指定 温度测量点的温度”。可见在监测结电压的条件下来测量LED模块的光电参数是保证检测重现性的首选方案，但是， 标准中没有指明在模拟实际使用结温条件下检测LED模块的光、色、电参数。2、LED 模块测量方法的改进众所周知，LED的光、电参数特性与它的工作时的结温密切相关，同一个LED产品，结温的不会造成这些参 数的明显不同，这也造成了

20、同一个LED光、色、电参数测量结果的明显不一致性，所以测量LED的光电参数首先 应考虑在设定的工作结温的条件下来进行。另外， LED 因为封装的工艺、材料等差异，其声称的最高工作结温是明 显不同的，为了保证LED照明产品具有高效、长寿的特点，LED实际的工作结温应明显低于最高工作结温。例如， 目前我们大量采用的LED封装方法和技术，在LED的发光面前，都具有高分子硅胶加荧光粉的覆盖层。实践证明， 要使此类LED照明器具，到70%的光通维持率的时间要6万小时，其工作结温必须保持在70C75C以下。从 提高光效和使用寿命的角度来讲，LED的工作结温能保持在60C以下更好，但从照明器具的造型、体积、

21、性价比来 讲，则应该控制在能达到预期的光效和使用寿命的基础上把LED的最高工作结温控制在70C75C最为合适。为 了使LED及其模块的光、色、电参数的检测也尽可能接近于实际应用的结温状态，就必须解决如何测量LED的结 温并能在这一结温下进行光、色、电参数的检测问题。（1）目前 LED 的结温测量方法大概有1、通过测量管脚温度和芯片耗散功率和热阻系数求得结温。但是因为耗散功率和热阻系数的不准确，所以测量 精度比较低。2、红外热成像法，利用红外非接触温度仪直接测量LED芯片的温度，但要求被测器件处于未封装的状态，另 外对 LED 封装材料折射率有特殊要求，否则无法准确测量，测量精度比较低。3、利用

22、发光光谱峰位移测定结温，也是一种非接触的测量方法，直接从发光光谱确定禁带宽度移动技术来测量 结温，这一方法对光谱测试仪器分辨精度要求较高，发光峰位的精度测定难度较大，而光谱峰位移1 纳米的误差变 化就对应着测量结温约30 度的变化，所以测量精度和重复性都比较低。4、向列型液晶热成像技术，对仪器分辨率要求高，只能测量未封装的单个裸芯片，不能测量封装后的LED。5、利用二极管PN结电压与结温的Vf-TJ关系曲线，来测量LED的结温。从上述介绍的各种LED结温的测量方法可看出，采用监视二极管PN结电压的变化来推算结温的方法最具有 可行性并且测量精度也最高，所以在很多集成IC电路中，为了检测IC芯片的

23、工作结温，往往会刻出或值入1个或 几个二极管，通过测量其正向电压降的变化来达到测量芯片结温的目的。（2）目前国际上较先进的 VfTJ 测量方法目前国际上先进的 VfTJ 测量方法是把被测的 LED 连上引出线放入在硅油缸内，随后加热硅油缸使硅油的温 度达到140C左右，随后让缸内硅油自然冷却，只要冷却时硅油温度下降的速度足够慢，就可以认为LED的结温与 LED的热沉的温度是基本一致的，在此过程中，根据所测的硅油温度，每下降2C10C时瞬时给LED输入规定 的电流脉冲,并测量其在这一温度下的正向电压降,把这一测量点的温度和正向电压降导入到电脑软件的数据库,从 140C左右开始，随温度的下降，每下

24、降一个设定的等分温度测量一次热沉温度和正向电压降，一直测量到25C左右， 当完成这一组测量数据并导入到电脑软件的数据库后，由软件产生一个VfTJ曲线。这一方法属于在温度下降时测 量方法，对于测量来说是可行的，但是因为试验室的环境温度是衡定的（一般为25C），而硅油缸的油温是从高到 低下降的，这就造成当硅油缸的油温较高时，因为与试验室环境温度的温差大而使冷却速度较快，为了保证测量的 准确性采用了适当的措施使硅油缸在温度较高时温度下降不致于太快，但当硅油缸温度较低时，因为与室温的温差 太小而使冷却的速度太慢，这大大延长了这一检测过程的测量时间。因为上述原因，这一温度下降时的测量方法在 标定 VfT

25、J 过程是不可能短的， （大约需45 小时），否则将产生明显的测量误差。另外，这种检测装置油缸是 固定的，要测量第二组，时间很慢。还有上述加热装置是在硅油缸外面的底部，加热与控温以及测量的温度都存在 明显的滞后，这也造成这一方法测量结温的准确性比较差。（3）新的 VfTJ 检测方法本机构发明的检测方法是采用温度上升时的测量方法，采用电脑设定的PID （积分、微分加上加热与不加热时 间比例控制）方法来加热和控制硅油缸的温度，即在硅油缸加热的起始段，加热时间与不加热时间的比例是很小的 并且可调，使硅油缸温度上升速率能保证LED结温、热沉与硅油温度的一致性，随着硅油温度的逐步上升，与室温 的温差也随

26、之加大，此时 PID 加热和控温系统会自动加大加热时间与不加热时间的比例，（实际加大了单位时间内 的加热功率）所以能保证硅油缸内硅油的温度上升速率始终保持在设定的速率上，不会因为硅油温度与环境温度的 差异不同而发生油温上升的速率不同。可以设定让硅油衡温在应用温度范围的任一温度值上，也可以实现0.1 C/分 钟2C/分钟的升温速率。在每次升温阶段后，具有一个衡温控制阶段，即升温阶段和衡温阶段形成了阶梯式控温曲线。随着温度阶梯式 上升，测量正向电压可以设定成每上升0.5C测量一次，并且可以以0.5C的间隔，可逐步调整到每上升10C测量一 次。为了保证控温以及测量的温度的及时性，采用内置式加热，另外

27、又为了保证硅油缸内油温的一致性，在油缸底 部加有一个磁性感应的搅拌条，利用外部电机转动并通过磁感应带动这一搅拌磁条在油缸内转动，这一转动速度可 调，从而保证了油缸内的硅油温差保持在0.2C范围内。本测量装置因为硅油温度上升的速率几乎一致，并且实行阶 梯式升温和控温，从而能保证在合理的温度上升速率的条件下得到准确的检测结果,并且检测时间（从25C到140C 约为 2.5 个小时左右）能明显低于目前国际上已有的检测装置的测量时间。目前国际上已有的检测装置是单硅油缸 结构，本测量装置采用双硅油缸结构，当完成一组样品的测量后，更换一个硅油缸可立刻开始第二组LED的检测。 本测量装置在每一个测量温度点测

28、得的温度和LED正向电压降后，导入到数据库并由编制的软件生成VfTJ曲线。（4）照明 LED 结温测量及利用 VfTJ 关系曲线指导光、色、电参数的测量得到被测 LED 的 VfTJ 的曲线后，最重要的是用于定结温条件下的光、色、电参数测量。检测系统见图1。 把被测LED固定到带控温/恒温基座的积分球内，给LED通以工作电流，给LED燃点1520分钟基本达到稳定 后，快速切换到测量电流（即前面标定VfTJ曲线的测量电流）用数毫秒时间快速测定被测LED的正向电压Vf， 通过与VfTJ曲线中设定结温值对应的Vf比较，如与目标值有差异，控制程序将自动调整恒温基座的温度来使LED 的正向电压Vf达到目

29、标结温值对应的结电压。在快速测定Vf 后,装置将自动回复使LED通以工作电流的状态。当 被测LED在通过工作电流的情况下，其结温达到目标值（即达到目标结温值对应的Vf值）且热平衡后，系统将自 动启动光谱仪测量光、色参数同时读取其电参数。上述测量方法最明显的优点是，在LED实际的应用中，只要照明器具中LED工作在目标结温值附近，用这一 方法参数有很好的模拟性，也使它的这些所测量的参数变得有意义，并且其光、色、电参数也具有很好的测量结果 的重现性。三、LED 进入照明器具后结温的测量1、LED 进入照明器具后结温控制和测量的必要性LED应用到照明器具中时，人们普遍希望具有几万小时的使用寿命，但是要

30、测量采用LED的照明器具的光衰 减和寿命，按照美国DOE的LM80要求往往要化300天以上的时间（6000h），这在很多工程招标和验收时是无法 实施的。结温作为衡量一个LED照明器具性能优劣的重要参数，是LED照明器具在工程应用中可靠性测量的核心要 素。如果能准确测量出灯具内LED的PN结结温和PN结到散热器某一指定点的热阻这两个定量的指标，就不仅 能衡量采用LED的照明器具散热特性的优劣，还能定性地知道各种采用LED的同类照明器具的大致使用寿命，另 外还能得知LED照明器具的光效和其他光参数的测量值是在什么结温条件下测得的，并且能得出照明器具中功率型 LED 热沉上的某一点（参考温度点）与结

31、温之间的函数关系，从而指导企业正确地标出热沉参考点的温度限值。2、测量方法介绍目前国内外对LED的PN结的结温，只能进行单个LED或者单个LED摸块的结温和热阻的测量，还没有完 整的对照明器具内LED实际工作结温和热阻的测量方法，下面介绍一种完整的对照明器具内LED实际工作结温和 热阻的测量方法。（4）照明 LED 结温测量及利用 VfTJ 关系曲线指导光、色、电参数的测量得到被测 LED 的 VfTJ 的曲线后，最重要的是用于定结温条件下的光、色、电参数测量。检测系统见图1。 把被测LED固定到带控温/恒温基座的积分球内，给LED通以工作电流，给LED燃点1520分钟基本达到稳定 后，快速切

32、换到测量电流（即前面标定VfTJ曲线的测量电流）用数毫秒时间快速测定被测LED的正向电压Vf, 通过与VfTJ曲线中设定结温值对应的Vf比较，如与目标值有差异，控制程序将自动调整恒温基座的温度来使LED 的正向电压Vf达到目标结温值对应的结电压。在快速测定Vf 后,装置将自动回复使LED通以工作电流的状态。当 被测LED在通过工作电流的情况下，其结温达到目标值（即达到目标结温值对应的Vf值）且热平衡后，系统将自 动启动光谱仪测量光、色参数同时读取其电参数。上述测量方法最明显的优点是，在LED实际的应用中，只要照明器具中LED工作在目标结温值附近，用这一 方法参数有很好的模拟性，也使它的这些所测

33、量的参数变得有意义，并且其光、色、电参数也具有很好的测量结果 的重现性。三、 LED 进入照明器具后结温的测量1、LED 进入照明器具后结温控制和测量的必要性LED应用到照明器具中时，人们普遍希望具有几万小时的使用寿命，但是要测量采用LED的照明器具的光衰 减和寿命，按照美国DOE的LM80要求往往要化300天以上的时间（6000h），这在很多工程招标和验收时是无法 实施的。结温作为衡量一个 LED 照明器具性能优劣的重要参数，是 LED 照明器具在工程应用中可靠性测量的核心要 素。如果能准确测量出灯具内LED的PN结结温和PN结到散热器某一指定点的热阻这两个定量的指标，就不仅 能衡量采用LE

34、D的照明器具散热特性的优劣，还能定性地知道各种采用LED的同类照明器具的大致使用寿命，另 外还能得知LED照明器具的光效和其他光参数的测量值是在什么结温条件下测得的，并且能得出照明器具中功率型 LED 热沉上的某一点(参考温度点)与结温之间的函数关系，从而指导企业正确地标出热沉参考点的温度限值。2、测量方法介绍目前国内外对LED的PN结的结温，只能进行单个LED或者单个LED摸块的结温和热阻的测量，还没有完 整的对照明器具内LED实际工作结温和热阻的测量方法，下面介绍一种完整的对照明器具内LED实际工作结温和 热阻的测量方法。(2)把三个2刀2掷转换继电器调到测量位置，把LED灯具放入一个可编

35、程控制的专用加热箱内，该 加热箱采用PID编程方式，设定阶梯式加温方式对箱体内LED灯具进行加热。阶梯式加温的控温曲线见图4。图4 中每一阶梯分为恒温时间段和升温时间段，这两个时间段可分别设定，设定范围为1分钟30分钟中的任一值。 根据LED的热沉上粘上的热电偶反映的温度值，并且最终是以图2电路测量被测LED的正向电压降稳定时，说明 灯具内LED已达到某一设定点温度的热平衡。当每一个恒温时间段即将结束，开始测量被测LED的正向电压降Vf, 根据实际测量的时间At,从图3中得出修正是 Vf。把测得的Vf值再加上AVf，得出D1在该温度下不受测量电 流影响的Vf1，即Vf1=Vf1+AVf，把这一

36、 Vf1和用热电隅测的温度T1导入到设定的电脑数据库中，重复这 一步骤，可以得出一组经修正的数值。把这一组经修正的数值自动导入数据库，就能生成照明器具内LED的Vf TJ 曲线。T1饥M7诃咖05 咖nd1rnn1JJJ II JlILIlJJLILILii.hi Ji Jill.llHJ IIUll.U.ILi i1 II II Ull.i.111 IIII ItLij.iiijj.liJtJ J.L.I.IIIIJ.Hui ii mJ1 加耶J35Q图 3 加热箱阶梯式加温的控温曲线2、照明器具中 LED 热阻的测量把上述在加热箱内已完成 VfTJ 关系曲线标定的照明器具取出冷却后，按如下

37、步骤进行 LED 热阻的测量。(1) 把该照明器具放入到GB 7000.1标准附录D规定的防风罩内，按正常的热试验位置布置好灯具，除了 原来已经粘接在被测LED D1上的热电隅外，还可根据检测委托方要求，在灯具内LED的散热器的某些指定点甚 至灯具外壳上某些点上粘接热电隅，(可以是单个或多个热电隅)。把每一热电隅连接到测温仪上，使照明器具在 25C1C条件下放置8小时。(2) 根据照明器具内LED控制装置输出给D1的实测工作电流值，设定测试恒流电源，按图2电路给D1通 上一个实测工作电流，加热1分钟30分钟，其间每隔1分钟用原来标定的测量电流对D1进行一次Vf的测量， 并按 VfTJ 曲线查出

38、对应的结温值，同时监视热电隅的测量温度，把测量的结温值和监视热电隅的测量温度值自动 导入数据库。当测量的Vf查得的结温与热电隅所测温度达到最大差值时，记录下此时的VfR值和热电隅的测量的 某一点温度值TB。把VfR值通过Vf-TJ曲线，得到该D1即时的结温值TfR。按热阻RAB=(TfRTB) /P公 式计算出 D1 的 PN 结到热沉或散热器甚至外壳的热阻值。式中：TFR是D1的PN结结温与热电隅的测量值差达到最大值时D1的正向电压降Vfa值再根据VfTJ曲线 查得的该时刻 LED 的结温。TB是当测量的Vf查得的结温与热电隅所测温度达到最大差值时，热电隅测得的该时刻的参考点的测度值 (该参

39、考点可以是热沉，也可以是散热器上的某一点,亦可以是灯具外壳散热器上的某一点)。P被测LED测热阻时的加热功率，是实测工作电流与结温测量过程被测LED正向电压降的平均值的乘积。3、照明器具中 LED 结温的测量把LED照明器具从专用加热箱内取出，本条试验可以和照明器具的热试验同时进行。把采用LED的照明器具 仍放在GB 7000.1标准的附录D规定的防风罩内，照明器具处于正常工作位置。把三个2刀2掷转换继电器调到 工作位置，按GB7000.1标准中12.4热试验的要求进行热试验，通过照明器具内的LED控制装置把照明器具中的 LED矩阵点亮，此时LED照明器具处于正常工作状态，观察LED的热沉上粘

40、上的热电偶反映的温度值，当温度值达 到热平衡(每小时内温度变化小于1C)时,把三个2刀2掷转换继电器调到测量位置，连续5次,每次间隔数十毫秒测 量出5个被测LED的正向电压值，通过电脑和专用函数计算软件，计算出被测LED在断开工作电流瞬间的正向电压 降，并根据上述正向电压降与结温的关系曲线查出LED照明器具中被测LED在连续工作至热平衡时的结温值，同 时，也可以得到灯具连续工作至热平衡时热沉上参考点的温度值。四、回顾和总结对LED结温的测量和控制，是LED进入照明领域不可缺少的重要步骤，它使LED器件与LED照明器具前后 工序有机地结合起来。通过对某一型号LED的VfTJ曲线标定，并利用这一曲

41、线能指导并控制LED在预定的结 温下测量光、色、电参数，使LED这些参数的测量值更接近于实际应用状态的参数，另外LED的预定结温的确定 也给LED照明器具设计者指明了散热控制的限值。同样通过对照明器具内LED的VfTJ曲线标定，能测量出照 明器具在额定的ta条件下的LED结温，这不仅能客观地评价采用LED器具散热设计的合理与否，而且还能揭示 出LED热沉上参考点温度与结温的函数关系，并进一步得知LED的PN结到照明器具上某一点的热阻，从而指导 LED 照明器具的生产企业能正确地标明参考点温度的限值，并能在批量生产中，方便地通过测量参考点的温度而基 本得知 LED 的工作结温。led照明灯具在正常工作时，其散热特性的好坏直接关系到光效，光衰和使用寿命，对应的指标是led工作 时的 PN 结结温及散热的热阻，如果这两个指标做好了，就说明该灯具在效率和使用寿命方面是有保证的，就如对 人体的检查，如果验血的指标、彩色ct的检查及血液造影结果都是好的话，这个人身体一定是健康的。本检验方 法的意义就在于，建立了 led照明灯具“验血和彩色ct的检查及血液造影仪”及其方法。可以预见，这一方法的确 立将是指导led照明器具改进设计、制造环节，使led照明器具设计和生产技术走向更高层次的有力推手。文章来源：国家光电源质量监督检验中心作者：俞安琪