Como medir a temperatura de junção dos grânulos das lâmpadas LED?
A temperatura da junção parece ser um problema de medição de temperatura, mas a temperatura da junção a ser medida está dentro do LED e é impossível colocar um termômetro ou termopar na junção PN para medir sua temperatura. Obviamente, a temperatura da caixa ainda pode ser medida com um termopar e, com base na resistência térmica Rjc fornecida (junção à caixa), a temperatura da junção pode ser calculada. , Mas depois de instalar o radiador, o problema fica mais complicado. Como o LED geralmente é soldado ao substrato de alumínio, e o substrato de alumínio é montado no radiador, se apenas a temperatura do invólucro do radiador puder ser medida, muitos valores de resistência térmica devem ser conhecidos para calcular a temperatura de junção. Incluindo Rjc (junção para caixa), Rcm (caixa para substrato de alumínio, na verdade, também deve incluir a resistência térmica da placa impressa de filme), Rms (substrato de alumínio para radiador), Rsa (radiador para ar), dos quais há é apenas um. Dados imprecisos afetarão a precisão do teste. A Figura 3 mostra um diagrama esquemático das várias resistências térmicas do LED para o dissipador de calor. Incorpora muita resistência térmica, tornando sua precisão ainda mais limitada. Em outras palavras, a precisão de estimar a temperatura da junção a partir da temperatura da superfície medida do dissipador de calor é ainda pior.
Felizmente, existe um método indireto de medição de temperatura, que é medir a tensão. Então, com qual tensão a temperatura da junção está relacionada? E quanto a esse relacionamento?
Devemos primeiro começar com as características volt-ampere do LED.
4. Coeficiente de temperatura das características de volt-ampere do LED
Sabemos que o LED é um diodo semicondutor, tem uma característica volt-ampere como todos os diodos e, como todos os diodos semicondutores, esta característica volt-ampere tem uma característica de temperatura. Sua característica é que, quando a temperatura aumenta, a característica volt-ampere muda para a esquerda. A Figura 4 mostra as características de temperatura das características volt-ampere do LED.
Supondo que o LED seja fornecido com uma corrente constante de Io, quando a temperatura da junção é T1, a tensão é V1, e quando a temperatura da junção aumenta para T2, toda a característica volt-ampere muda para a esquerda, a corrente Io permanece inalterada , e a voltagem torna-se V2. Essas duas diferenças de tensão são removidas pela temperatura, e o coeficiente de temperatura pode ser obtido, expresso em mV / oC. Para diodos de silício comuns, esse coeficiente de temperatura é de aproximadamente -2mV / oC. Mas a maioria dos LEDs não é feita de materiais de silício, então seu coeficiente de temperatura deve ser medido separadamente. Felizmente, a maioria dos fabricantes de LEDs' as folhas de dados fornecem seus coeficientes de temperatura. Por exemplo, para LED de alta potência Cree' s XLamp7090XR-E, seu coeficiente de temperatura é -4mV / oC. É 2 vezes maior do que os diodos de silício comuns. Quanto ao American Bridgelux LED Array (BXRA), dados mais detalhados são fornecidos.
No entanto, o escopo dos dados que eles forneceram é muito amplo, de modo que perde o valor de uso.
Em qualquer caso, desde que o coeficiente de temperatura do LED seja conhecido, é fácil calcular a temperatura de junção do LED a partir da medição da tensão direta do LED.
5. Como medir a temperatura da junção do LED em detalhes.
Agora tome Cree' s XLamp7090XR-E como exemplo. Para ilustrar como medir especificamente a temperatura da junção do LED. É necessário que o LED tenha sido instalado no dissipador de calor e um driver de corrente constante seja usado como fonte de alimentação. Ao mesmo tempo, retire os dois fios conectados ao LED. Antes de ligar, conecte o voltímetro aos terminais de saída (os terminais positivo e negativo do LED) e, em seguida, ligue a fonte de alimentação. Antes que o LED esquente, leia imediatamente a leitura do voltímetro, que é equivalente ao valor de V1, e espere. Pelo menos 1 hora, quando atingir o equilíbrio térmico, meça novamente, a tensão no LED é equivalente a V2. Subtraia esses dois valores para obter a diferença. Após ser removido em 4mV, a temperatura da junção pode ser obtida. Na verdade, a maioria dos LEDs são conectados em série e conectados em paralelo. Isso não importa. Neste momento, a diferença de tensão é contribuída por muitos LEDs conectados em série. Portanto, divida a diferença de tensão pelo número de LEDs conectados em série e, em seguida, divida por 4mV. , Você pode obter sua temperatura de junção. Por exemplo, o LED tem 10 strings e 2 paralelos, a voltagem medida pela primeira vez é 33V, a voltagem medida após o segundo equilíbrio térmico é 30V e a diferença de voltagem é 3V. Este número deve ser dividido pelo número de LEDs conectados em série (10) para obter 0,3 V e, em seguida, dividido por 4 mV para obter 75 graus. Supondo que a temperatura ambiente antes de ligar seja de 20 graus, a temperatura da junção neste momento deve ser de 95 graus.
A temperatura de junção obtida por este método é definitivamente muito mais precisa do que usar um termopar para medir a temperatura do radiador e então calcular a temperatura de junção.
