熱仿真和熱特性分析幫助優(yōu)化汽車LED應(yīng)用
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圖3所示的結(jié)構(gòu)函數(shù)讓我們得以確定熱阻結(jié)殼 (RthJC)，這對于精確的熱仿真來說非常重要。結(jié)構(gòu)函數(shù)不僅能夠幫助確定熱阻，還能用來比較不同的發(fā)光二級管、焊料/粘結(jié)劑質(zhì)量、瑕疵及瑕疵位置、不同PCB/MCPCB 類型的冷卻效率及其溫度依存性。晶粒與周圍環(huán)境之間的一切都可以在結(jié)構(gòu)函數(shù)中看到，因瑕疵和老化而導(dǎo)致的變化也可以通過與正?；蚶硐胙b配的比較而看出來。
輻射分析
熱分析對于了解發(fā)光二級管的缺陷至關(guān)重要，可用來獲得熱阻信息以及測試合適的粘結(jié)劑或熱界面材料來確保裝配后的最佳熱管理能力。但用來給發(fā)光二級管供電的總電力被轉(zhuǎn)化為熱和光。因此，如圖4所示，為了正確進行熱分析，發(fā)光二級管產(chǎn)生的光功率應(yīng)從供給電力中減去，從而得出真正的內(nèi)部熱阻 Rth-real （完全基于發(fā)光二級管的熱功率）。
這里的 Rth 和 Rth-real 分別是通用半導(dǎo)體和固態(tài)照明組件的熱阻（單位：開爾文/瓦）；ΔT 代表兩種定態(tài)（熱和冷）之間的溫度差（單位：開爾文 [K]）；Pheat 和 ΔP 分別代表用于加熱組件的實際功率和驅(qū)動組件的功率與測量它的小功率之間的功率差（單位：瓦 [W]）；Pel 代表驅(qū)動組件的電力功率；Popt 代表 SSL 組件發(fā)出的光功率。
不考慮光功率，發(fā)光二級管的結(jié)構(gòu)函數(shù)將隨著不同的接面溫度和驅(qū)動電流而改變，因為光通量取決于這些參數(shù)，如圖1所示。
圖4：熱瞬態(tài)測試原理圖，在進行 LED 測量時考慮了光功率。
通過明導(dǎo)的 TERALED/T3Ster 測試硬件，也可以從測量中導(dǎo)出參數(shù)，如總光通量、總輻射通量、X、Y 和 Z 三色值，同時還可以完成一份頻譜分析。通過一種單一的綜合測量方法，可能會測出二極管特性、光功率、輻射效率、光通量、發(fā)光效率、暗視覺通量和色坐標(biāo)對電流和溫度的依賴性，并將其顯示為 LED 的驅(qū)動電流、接面溫度 (Tj) 或冷板溫度的一個函數(shù)（見圖5）。
圖5：光度與輻射測量示例
根據(jù)具體電流分析 LED 的熱量和亮度
Mentor Graphics的 FloEFD 熱仿真工具采用了一個獨一無二的 LED 簡化模型，具有后處理功能，不僅能讓你看到 LED 變得有多熱，還能讓你根據(jù)使用的電流判斷出 LED 產(chǎn)生的實際熱量。根據(jù)這些信息，你可以看出 LED 的亮度如何。如果沒有這種功能，工程師會定義一個 LED 熱阻模型，并運用到一個發(fā)熱率，但不會準(zhǔn)確知道具體數(shù)字有多大，這是因為電壓和光功率存在一個區(qū)間范圍，具體值取決于具體電流產(chǎn)生的 LED 溫度（見圖1）。
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