LED 필라멘트 램프의 접합 온도 측정

추상
LED 필라멘트 램프의 개선 및 확산에는 접합 온도 측정을위한 안정적이고 정확한 방법과 기기가 필요합니다. 순방향 전압 방식을 기반으로 LED 필라멘트 램프의 측정 프로세스 및 장비를 소개합니다. 그리고 다양한 요인에 대한 접합 온도의 의존성에 대해 논의합니다.

일반
LED 필라멘트 램프 기술은 최근 몇 년 동안 응용 분야에서 성숙해졌지만, 열 관리에있어 급속한 빛 저하와 낮은 램프 전력으로 이어지고 응용 분야 탐색 및 시장 확장을 제한하는 몇 가지 어려움에 직면 해 있습니다.

LED의 접합 온도 Tj는 조명기구 성능, 특히 발광 유지 보수 및 수명을 결정하는 핵심입니다. LED 필라멘트 램프에는 열 설계의 합리성을 객관적으로 평가할뿐만 아니라 생산성 향상과 정격 수명 연장을위한 시스템 설계 및 제조 기술을 개선하기 위해 Tj 측정의 신뢰할 수 있고 정확한 방법과 기기가 필요합니다. .

LED 필라멘트는 가스로 채워진 유리 전구에 밀봉되어 있으며, 드라이버에 연결하기 위해 외부에 두 개의 극성 리드 만 남깁니다. 밀봉 된 전구에 열전대를 주입하거나 적외선이 유리를 투과하도록하기가 어렵 기 때문에 필라멘트 램프에는 핀 온도 및 열 화상 방식을 적용 할 수 없습니다. 순방향 전압 방법이 올바른 선택입니다.

접합 온도 측정을위한 순방향 전압 방법
반도체의 Tj 측정에 사용되는 전압 방법은 JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)에서 발행했습니다. Tj는 PN 접합의 온도 특성을 기반으로 작동시 특정 테스트 전류에서 LED의 과도 순방향 전압에서 파생됩니다.

정전류에서 접합 전압은 대부분의 반도체에서 온도에 대한 대략적인 선형 관계를 유지하며, 이는 온도가 증가함에 따라 전압이 단색으로 감소 함을 나타냅니다. 이러한 이유로 접합 전압 VF는 먼저 작은 교정 전류 IM에서 여러 설정 온도에서 테스트되어 전압과 온도 사이의 관계를 나타내는 계수 K를 단위 [mV /℃]. 보정하는 동안 테스트 된 LED는 온도를 일정하게 유지하기 위해 온도 조절기 컨테이너에 넣습니다. 그런 다음 LED는 안정적인 작동을 유지하기 위해 정격 전류 IF에서 구동됩니다. 급속 전환은 정격 전류 IF에서 교정 값 IM으로 전도되며 과도 전압 VF는 열 평형 상태에서 측정됩니다. 결과적으로 LED의 Tj는 PC 프로그램에 의한 전압-온도 곡선을 통해 유도 될 수 있습니다.

LED 조명기구는 반도체, 기계 부품, 광학 요소 및 드라이버를 포함한 시스템 통합이라는 점을 고려할 때 각 부품의 열 특성은 제품의 전체 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 일체형 조명기구의 경우 컴팩트 한 디자인으로 인해 열 설계 및 설치 형태에 따라 LED와 드라이버 간의 열 상호 작용이 발생합니다. 따라서 LED 조명기구의 Tj는 단순한 LED 칩이 아닌 전체 시스템에 의해 평가되어야합니다.

필라멘트는 직렬 또는 병렬로 서로 연결된 여러 개의 LED 칩으로 구성됩니다. 모든 필라멘트는 램프 전구에 밀봉되어 있어 전체적으로 측정해야 합니다. 표준품의 경우 LED 전구와 드라이버를 분리하여 극성 리드선 XNUMX쌍을 남겨 연결해야 합니다. LISUN TRS-1000 열 저항 분광복사 측정 시스템 LED용. 그것은 완전히 충족 LM-80 기준. 열전대도 연결되어 전구 표면의 어느 위치에나 부착됩니다.

필라멘트 LED 전구를 온도 조절기 용기에 넣은 다음 그림 1과 같이 온도가 단계별로 상승할 때 전압-온도 곡선을 보정할 수 있습니다. 각 단계 온도 Tn에 대해 해당 전압 VFn은 온도가 용기가 설정 값까지 올라가는 동안 LED 필라멘트는 열 평형 상태에 도달합니다. 안정 기간은 다음에 의해 자동으로 결정되도록 제안됩니다. LISUN TRS-1000. 교정 전류 IM은 테스트 램프의 매개변수에 따라 결정되며 다양한 Tn에 대해 일정하게 유지됩니다. 따라서 그림 2에 표시된 대로 VT 곡선을 맞출 수 있습니다. 교정 후 테스트 전구를 용기에서 제거하고 위에서 언급한 대로 연결된 두 쌍의 리드를 사용하여 원래 구조로 복구했습니다. VF는 점화부터 평형까지 일정한 간격으로 기록되며, 이는 Tj의 순차 곡선을 도출하는 데 사용됩니다. LED 등기구는 앞 유리에 보관하거나 공기 대류가 없는 환경에 보관해야 합니다.

예제의 Tj 곡선은 그림 3에 나와 있습니다. 측정은 실내에서 바람이없는 29 ℃ 주변 온도에서 수행되었습니다. 전구를 켠 후 LED Tj는 121.3 단계에서 증가하여 159.5 ℃에서 안정에 도달했습니다. 그런 다음 두 번째 단계에서 배기구가 수동으로 손상되어 전구와 대기 사이의 공기 교환이 이루어졌습니다. Tj는 40.8 ℃에서 새로운 평형이 될 때까지 서서히 증가했습니다. 벌브 표면의 열전대에 의해 테스트 된 기준 온도는 정상 작동시 46.3 ℃로 유지되었고 누출 상태에서는 XNUMX ℃로 상승했습니다. 공기 누출 후 Tj가 크게 증가하면 충진 된 가스가 열 방출에 미치는 상당한 영향을 나타냅니다. 그리고 전구 표면 온도의 변화는 LED 필라멘트의 Tj와 관련이 없습니다.
드라이버 출력은 또한 그림 4에 표시된대로 Tj에 직접적인 영향을 미칩니다. 28.3 ℃의 주변 온도에서 LED 필라멘트 램프의 입력 전압은 주 전압 변동을 시뮬레이션하기 위해 220 ± 10 % 범위로 조정되었습니다. Tj는 106.6V, 121.7V 및 137.9V의 전압에서 별도로 198 ℃, 220 ℃ 및 242 ℃입니다.

참조:
[1] JEDEC 표준 EIA / JESD51-1. 집적 회로 열 측정 방법-전기 테스트 방법 (단일 반도체 장치) [S], 1995.
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