GB/T 38621-2020 发光二极管模块热特性瞬态测试方法
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p() =[r(8)d,r()=dp/d
H atK(p)ap2 ,K(p)=c(α)/r() .· (5
K(β)一一一维热流Rth·Ct模型上空间参数的变化,即该一维模型的结构城市道路标准规范范本,被称为结构函数, 根据热阻热容模型及结构函数,对测试数据进行分析计算,即可获得LED模块热特性的积分结构 函数和微分结构函数曲线,参见附录A中的图A.1。 由于结构和材料的不同,器件的不同部分在积分结构函数曲线上的斜率会发生变化,在微分结构函 数则会以拐点等形式分割开来。越靠近纵轴代表实际散热路径上越接近模块结区:曲线上平坦的区域 代表模块内部热阻大、热容小的结构,陡的区域代表内部热阻小、热容大的结构;曲线末端,其值趋向 于一条垂直的渐近线,代表热流传导到了空气层中。依据微分结构函数曲线的不同拐点,结合LED模 参见附录A。
7.2不同界面相对热特性态测试
瞬态测试LED模块热特性需要测试实际的热功率及温度敏感系数,但是LED模块在使用过程 热功率或温度敏感系数有可能发生改变。采用不同界面相对热特性瞬态测试方法,将更加有利 出不同热特性的变化,具体数据处理见附录B。
则试报告 报告应包括下列内容: WWN a)测试人员; b)使用仪器; 样品名称、标识等信息 d) 测试环境(环境温度、基板温度、湿度等); e) 测试方法; 测试条件(恒定小电流、恒定大电流等); g 测试结果(电压电流曲线、快速冷却曲线、结构函数曲线及各组成部分热特性参数等)
附录A (资料性附录) 相关测试结果分析示例 可以对测得的快速冷却曲线,通过基于一维热流的热阻热容Rt·C模型及结构函数进行结果分 析和计算,得到积分结构函数和微分结构函数曲线,如图A.1所示,
可以对测得的快速冷却曲线,通过基于一维热流的热阻热容Rt·C模型及结构函数进行结果 I计算,得到积分结构函数和微分结构函数曲线.如图A.1所示,
图A.1LED模块热特性曲线
依据微分结构函数曲线的不同拐点,结合LED模块各层具体结构,就可以得到LED模块各层材料 热阻等相关热特性参数,如图A.2所示,具体如下: 芯片层的热阻为:1.0K/W; 粘结层的热阻为:3.6K/W; 支架的热阻为:0.6K/W; 导热硅脂一的热阻为:5.8K/W; 铝基板的热阻为:1.4K/W; 导热硅脂二的热阻为:2.0K/W 最可以获得该LED模块的总热阻为14.4K/W
依据微分结构函数曲线的不同拐点,结合LED模块各层具体结构,就可以得到LED模块各层材料 热阻等相关热特性参数,如图A.2所示,具体如下: 芯片层的热阻为:1.0K/W; 粘结层的热阻为:3.6K/W; 支架的热阻为:0.6K/W; 导热硅脂一的热阻为:5.8K/W; 铝基板的热阻为:1.4K/W; 导热硅脂二的热阻为:2.0K/W 最终可以获得该LED模块的总热阻为14.4K/W
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采用不同界面相对热特性瞬态测试方法,将更加有利于分辨出不同热特性的变化。根据公式(2 得到瞬态热阻Rh(t)的计算公式,见公式(B.1):
n(t),并用对R(t)取微分,可以得到公式(B.2
度和电压近似为线性关系,公式(B.2)可以转换
b() = AV(z) kPdz
的影响,对公式(B.3)取对数并归一化,可以得到公式(B.4): B(2) =ln[b()1 ...*. ( B.4)
B(2)=ln[6(2)
以中功率LED模块为例,利用相对热特性瞬态测试分析有无导热硅脂的情况。首先,接第6章对 其有不同接触界面的LED模块进行瞬态热特性测试。第一次测量时可以在冷板和待测模块之间不放 置任何热界面材料。第二次测量在界面处放置一层导热硅脂广播电视影视标准,如图B.1所示
图B.1有无导热硅脂的LED模块瞬态温度变化曲线
一般热瞬态测试采用降温过程,测得的温度敏感系数为负值,但是为了便于分析,在测瞬态温度曲 线时可以使用温度敏感系数的绝对值,那么瞬态温度曲线可以采用温升曲线,而不影响热阻结构函数的 计算。 对两次结果进行数据分析,获得微分结构函数曲线,如图B.2所示。热界面的不同使得两次测量得 到的温度变化曲线和微分结构函数曲线在某个时刻t。出现明显分离
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图B.3显示了有无导热硅脂的LED模块双界面相对瞬态热特性分析曲线。其中,双峰分别对应芯 十与铜柱之间的粘结层以及器件与铝基板之间的界面材料。可以看出有无导热硅脂的LED模块在相 对热特性曲线中的第二个峰的区域显示出明显的差异。 注:在选择双界面材料时农业标准,宜尽可能选择导热差异比较大的界面材料,以便更好地找到分离点,
图B.3有无导热硅脂的LED模块双界面相对瞬态热特性分析曲线
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