Kako izmeriti temperaturo stičišča LED -svetilk?
Zdi se, da je temperatura spoja težava pri merjenju temperature, vendar je temperatura stika, ki jo je treba izmeriti, v notranjosti LED in je nemogoče vstaviti termometer ali termoelement v stik PN za merjenje njegove temperature. Seveda lahko temperaturo ohišja še vedno merimo s termoelementom, nato pa lahko na podlagi danega toplotnega upora Rjc (stik z ohišjem) izračunamo temperaturo njegovega stika. , Toda po namestitvi radiatorja se problem zaplete. Ker je LED običajno spajkana na aluminijasto podlago, aluminijasta podlaga pa je nameščena na radiatorju, če je mogoče izmeriti samo temperaturo ohišja radiatorja, je treba za izračun temperature stičišča poznati veliko vrednosti toplotne upornosti. Vključno z Rjc (stičišče v ohišje), Rcm (ohišje na aluminijasto podlago, pravzaprav mora vključevati tudi toplotno odpornost natisnjene folije), Rms (aluminijasta podlaga na radiator), Rsa (radiator na zrak), od tega obstaja je samo en Netočni podatki bodo vplivali na natančnost testa. Slika 3 prikazuje shematski diagram različnih toplotnih uporov od LED do hladilnika. Vključuje veliko toplotno odpornost, zaradi česar je njegova natančnost še bolj omejena. Z drugimi besedami, natančnost ocenjevanja temperature spoja glede na izmerjeno površinsko temperaturo hladilnika je še slabša.
Na srečo obstaja posredna metoda merjenja temperature, to je merjenje napetosti. S katero napetostjo je torej povezana temperatura stika? Kaj pa ta odnos?
Najprej moramo začeti z volt-amperskimi značilnostmi LED.
4. Temperaturni koeficient LED volt-amperskih lastnosti
Vemo, da je LED polprevodniška dioda, ima volt-ampersko karakteristiko kot vse diode, in tako kot vse polprevodniške diode ima ta volt-amperska značilnost temperaturno značilnost. Njegova značilnost je, da se pri dvigu temperature volt-amperska karakteristika premakne v levo. Slika 4 prikazuje temperaturne značilnosti volt-amperskih lastnosti LED.
Ob predpostavki, da je LED napajan s konstantnim tokom Io, ko je temperatura spoja T1, je napetost V1 in ko se temperatura spoja dvigne na T2, se celotna volt-amperska karakteristika premakne v levo, tok Io ostane nespremenjen , napetost pa postane V2. Ti dve napetostni razliki se odstrani s temperaturo in dobimo temperaturni koeficient, izražen v mV/oC. Za navadne silicijeve diode je ta temperaturni koeficient približno -2mV/oC. Toda večina LED ni izdelanih iz silikonskih materialov, zato je treba temperaturni koeficient meriti ločeno. Na srečo je večina proizvajalcev LED' podatkovni listi podajajo njihove temperaturne koeficiente. Na primer, za Cree' s XLamp7090XR-E LED z visoko močjo je njegov temperaturni koeficient -4mV/oC. Je 2 -krat večja od navadnih silicijevih diod. Kar zadeva ameriški Bridgelux LED matriko (BXRA), so podani podrobnejši podatki.
Vendar je obseg podatkov, ki so jih dali, preširok, zato izgubljajo vrednost uporabe.
V vsakem primeru, dokler je temperaturni koeficient LED znan, je enostavno izračunati temperaturo spoja LED iz meritve prednje napetosti LED.
5. Kako natančno izmeriti temperaturo stika LED.
Zdaj vzemite za primer Cree' s XLamp7090XR-E. Za ponazoritev, kako posebej izmeriti temperaturo spoja LED. Zahtevano je, da je LED vgrajena v hladilno telo, pogon konstantnega toka pa se uporablja kot vir energije. Hkrati izvlecite dve žici, povezani z LED. Pred vklopom priključite voltmeter na izhodne sponke (pozitivne in negativne sponke LED) in nato vklopite napajanje. Preden se LED segreje, takoj preberite odčitek voltmetra, ki je enak vrednosti V1, in počakajte. Najmanj 1 uro, ko doseže toplotno ravnovesje, ponovno izmerite, napetost na LED je enakovredna V2. Odštejte ti dve vrednosti, da dobite razliko. Po odstranitvi s 4mV je mogoče doseči temperaturo stičišča. Dejansko je večina LED diod povezana zaporedno in vzporedno. To ni pomembno. V tem času k napetostni razliki prispevajo številne zaporedno povezane LED diode. Zato razdelite napetostno razliko na število zaporedno povezanih LED, nato pa jo delite s 4 mV. , Lahko dobite temperaturo stika. Na primer, LED je 10 nizov in 2 vzporednih, prvič izmerjena napetost je 33V, napetost, izmerjena po drugi toplotni bilanci, je 30V, razlika v napetosti pa 3V. To število je treba razdeliti na število zaporedno povezanih LED (10), da dobimo 0,3 V, nato pa deljeno s 4 mV, da dobimo 75 stopinj. Ob predpostavki, da je temperatura okolice pred vklopom 20 stopinj, bi morala biti temperatura spoja v tem času 95 stopinj.
Temperatura stičišča, dobljena s to metodo, je vsekakor veliko natančnejša od uporabe termoelementa za merjenje temperature radiatorja in nato za izračun temperature stičišča.
