การวัดอุณหภูมิทางแยกสำหรับหลอดไส้หลอด LED

นามธรรม
การปรับปรุงและการแพร่กระจายของหลอดไส้หลอด LED ต้องใช้วิธีการและเครื่องมือที่เชื่อถือได้และแม่นยำสำหรับการวัดอุณหภูมิทางแยก ขึ้นอยู่กับวิธีการแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้ากระบวนการวัดและอุปกรณ์ของหลอดไส้หลอด LED จะถูกนำมาใช้ และจะมีการกล่าวถึงการพึ่งพาอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อกับปัจจัยต่างๆ

General
แม้ว่าเทคโนโลยีหลอดไส้ LED จะเติบโตเต็มที่สำหรับการใช้งานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่ก็ยังประสบปัญหาในการจัดการความร้อนซึ่งจะนำไปสู่การเสื่อมสภาพของแสงอย่างรวดเร็วและพลังงานหลอดไฟต่ำและ จำกัด การสำรวจแอปพลิเคชันและการใช้จ่ายของตลาด

อุณหภูมิทางแยก Tj ของ LED เป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพของโคมไฟโดยเฉพาะการบำรุงรักษาและอายุการใช้งานที่ส่องสว่าง ต้องใช้วิธีการและเครื่องมือที่เชื่อถือได้และแม่นยำในการวัดค่า Tj สำหรับหลอดไส้หลอด LED ไม่เพียง แต่จะประเมินความสมเหตุสมผลของการออกแบบเชิงความร้อนเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงการออกแบบระบบและเทคนิคการผลิตเพื่อเพิ่มผลผลิตและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น .

หลอด LED ถูกปิดผนึกไว้ในหลอดแก้วที่เต็มไปด้วยก๊าซเหลือเพียงขั้วสองขั้วไว้ด้านนอกเพื่อเชื่อมต่อกับไดรเวอร์ เนื่องจากเป็นการยากที่จะฉีดเทอร์โมคัปเปิลเข้าไปในหลอดไฟที่ปิดสนิทหรือทำให้แสงอินฟราเรดส่งผ่านกระจกจึงไม่สามารถใช้อุณหภูมิพินและวิธีการวัดอุณหภูมิสำหรับหลอดไส้ได้ วิธีแรงดันไปข้างหน้าเป็นทางเลือกที่เหมาะสม

วิธีแรงดันไปข้างหน้าสำหรับการวัดอุณหภูมิทางแยก
วิธีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้สำหรับการวัด Tj ของเซมิคอนดักเตอร์ออกโดย Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) Tj ได้มาจากแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าชั่วคราวของ LED ที่กระแสทดสอบบางอย่างเมื่อใช้งานโดยพิจารณาจากลักษณะอุณหภูมิของทางแยก PN

ที่กระแสคงที่แรงดันไฟทางแยกจะรักษาความสัมพันธ์เชิงเส้นโดยประมาณกับอุณหภูมิสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ซึ่งแสดงว่าแรงดันไฟฟ้าลดลงแบบโมโนโครมตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าทางแยก VF จึงถูกทดสอบครั้งแรกภายใต้อุณหภูมิการตั้งค่าหลายค่าที่ IM ปัจจุบันการสอบเทียบขนาดเล็กเพื่อคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ K ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิในหน่วย [mV /℃]. ในระหว่างการสอบเทียบ LED ที่ทดสอบจะถูกใส่ไว้ในภาชนะเทอร์โมสตัทเพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ จากนั้น LED จะขับเคลื่อนด้วย IF ที่ได้รับการจัดอันดับในปัจจุบันเพื่อให้การทำงานมีเสถียรภาพ สวิตช์อย่างรวดเร็วจะดำเนินการจาก IF ปัจจุบันไปยังค่าการสอบเทียบ IM และแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว VF จะถูกวัดในสถานะสมดุลความร้อน ดังนั้น Tj ของ LED จึงสามารถหาได้จากกราฟแรงดัน - อุณหภูมิโดยโปรแกรม PC

เมื่อพิจารณาว่าโคมไฟ LED เป็นการรวมระบบซึ่งรวมถึงเซมิคอนดักเตอร์ส่วนประกอบทางกลองค์ประกอบออปติคัลและไดรเวอร์อักขระความร้อนของแต่ละส่วนอาจมีผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโคมไฟในตัวการออกแบบที่กะทัดรัดส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาทางความร้อนระหว่าง LED และไดรเวอร์ขึ้นอยู่กับรูปแบบการออกแบบและการติดตั้งระบบระบายความร้อน ดังนั้นควรประเมิน Tj ของโคมไฟ LED ทั้งระบบแทนที่จะใช้ชิป LED ธรรมดา

ไส้หลอดประกอบด้วยชิป LED หลายตัวต่ออนุกรมกัน เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมหรือแบบขนาน ไส้หลอดทั้งหมดถูกผนึกไว้ในหลอดไฟ ดังนั้นต้องวัดโดยรวม สำหรับผลิตภัณฑ์มาตรฐาน ควรแยกหลอดไฟ LED และไดรเวอร์ออกจากกัน ปล่อยให้ขั้วสองคู่เชื่อมต่อกัน LISUN TRS-1000 ระบบสเปกโตรเรดิโอมิเตอร์ความต้านทานความร้อน สำหรับแอลอีดี มันเต็มตอบสนองการ LM-80 มาตรฐาน. นอกจากนี้ยังเชื่อมต่อเทอร์โมคัปเปิลโดยยึดตามตำแหน่งใด ๆ บนพื้นผิวกระเปาะ

หลอดไฟ LED แบบไส้หลอดถูกใส่ลงในภาชนะเทอร์โมสตัท จากนั้นสามารถปรับเทียบเส้นโค้งแรงดัน-อุณหภูมิได้เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นทีละขั้น ดังแสดงในรูปที่ 1 สำหรับแต่ละขั้นตอนอุณหภูมิ Tn แรงดันไฟฟ้า VFn ที่สอดคล้องกันจะถูกปรับเทียบจนกระทั่งอุณหภูมิใน คอนเทนเนอร์เพิ่มขึ้นเป็นค่าที่ตั้งไว้ และในขณะเดียวกัน ไส้หลอด LED ถึงจุดสมดุลทางความร้อน แนะนำให้กำหนดระยะเวลาคงที่โดยอัตโนมัติ LISUN TRS-1000. IM ปัจจุบันของการสอบเทียบจะถูกกำหนดตามพารามิเตอร์ของหลอดทดสอบ และคงค่าคงที่สำหรับ Tn ต่างๆ ดังนั้นจึงสามารถติดตั้งเส้นโค้ง VT ได้ดังแสดงในรูปที่ 2 หลังจากการสอบเทียบแล้ว หลอดทดสอบจะถูกถอดออกจากภาชนะและกลับคืนสู่โครงสร้างเดิมโดยมีสายวัดสองคู่เชื่อมต่อกันตามที่กล่าวไว้ข้างต้น VF จะถูกบันทึกในช่วงเวลาสม่ำเสมอตั้งแต่การจุดระเบิดจนถึงจุดสมดุล ซึ่งใช้เพื่อหาเส้นโค้งลำดับของ Tj ควรเก็บโคมไฟ LED ไว้ที่กระจกหน้ารถหรือในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีการหมุนเวียนของอากาศ

เส้นโค้ง Tj ของตัวอย่างแสดงไว้ในรูปที่ 3 ทำการวัดที่อุณหภูมิแวดล้อม 29 ℃โดยไม่มีลมในร่ม หลังจากเปิดหลอดไฟ LED Tj จะเพิ่มขึ้นและคงที่ที่ 121.3 ℃ในช่วงแรก จากนั้นในขั้นตอนที่สองไอเสียได้รับความเสียหายด้วยตนเองเพื่อให้การแลกเปลี่ยนอากาศระหว่างหลอดไฟกับบรรยากาศ Tj ค่อยๆเพิ่มขึ้นจนสมดุลใหม่ที่ 159.5 ℃ อุณหภูมิอ้างอิงที่ทดสอบโดยเทอร์โมคัปเปิลบนพื้นผิวของหลอดไฟถูกเก็บไว้ที่ 40.8 ℃ภายใต้การทำงานปกติและเพิ่มขึ้นเป็น 46.3 ℃เมื่อเกิดการรั่ว การเพิ่มขึ้นอย่างมากของ Tj หลังจากการรั่วไหลของอากาศแสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่สำคัญของก๊าซที่เติมต่อการกระจายความร้อน และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพื้นผิวหลอดไฟไม่มีความสัมพันธ์กับ Tj ของหลอด LED
เอาต์พุตไดรเวอร์ยังมีผลโดยตรงกับ Tj ดังแสดงในรูปที่ 4 ที่อุณหภูมิแวดล้อม 28.3 ℃แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของหลอดไฟ LED จะถูกปรับในช่วง 220 ± 10％ เพื่อจำลองความผันผวนของแรงดันไฟหลัก Tj คือ 106.6 ℃, 121.7 ℃และ 137.9 ℃แยกกันที่แรงดันไฟฟ้า 198 V, 220 V และ 242 V.

อ้างอิง:
[1] EIA มาตรฐาน JEDEC / JESD51-1 วิธีการวัดความร้อนของวงจรรวม - วิธีทดสอบไฟฟ้า (อุปกรณ์กึ่งตัวนำเดี่ยว) [S], 1995
[2] Xi Y, Schubert E F. Junction - การวัดอุณหภูมิใน GaN ไดโอดเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตโดยใช้วิธีไดโอดไปข้างหน้าแรงดันไฟฟ้า [J] Applied Physics Letters, 2004, 85 (12): 2163−2165.
[3] CALT 001-2014 วิธีการวัดอุณหภูมิทางแยกสำหรับ LED ในโคมไฟ [S]
[4] Chen XY, Zhang XG, Yang YL และอื่น ๆ การวัดอุณหภูมิทางแยกด้วยวิธีแรงดันไปข้างหน้าสำหรับโคมไฟ LED [C] // The Proceeding of 2015 China LED Lighting Forum เซี่ยงไฮ้, 2015 238−241

Tags:T5