Мобильная версия RSS подписка

Какиe лампочки Вы используете?
Накаливания
Люменесцентные
Светодиодные
Индукционные
Свечкой


МЕГАТРОН электрикс ООО
Кронштейны для светильников
Rронштейны предназначены для установки  или  на опору освещения. Кронштейны ...
от 2500

МЕГАТРОН электрикс ООО
Опоры силовые ОГС граненые фланцевые
Опоры ОГс многогранные применяют при наружном освещении различных объектов, для контактной сети, ...
37000

Тепловые параметры светодиодов для создания надежных осветительных систем
31 июля 2015, 02:58 | 
Для создания более надежных изделий для твердотельного освещения необходимо точно определять тепловые режимы эксплуатации светодиодов.

Как известно, на деградацию светового потока светодиодов влияет множество факторов, начиная с проблем наномасштабного уровня в активной области светодиодного кристалла и заканчивая термомеханическим напряжением в кристалле и на интерфейсах между разными материалами. Все эти нежелательные явления, которые приводят к старению светодиодов, усугубляются в результате теплового воздействия. При этом скорость ухудшения качества кристаллов находится в экспоненциальной зависимости от температуры. Учет этого влияния на этапе разработки позволяет создать надежную и долговечную продукцию.

Даже у качественно изготовленного устройства световой поток падает с ростом температуры. В результате расслоения области крепления светодиодного кристалла повышается тепловое сопротивление, что приводит к росту температуры перехода. В свою очередь, более высокая температура перехода ускоряет дальнейшее расслоение.

Качественно изготовленный светодиод хорошо продуман во всех деталях: тонкая структура активного слоя на уровне кристалла оптимизирована; световой поток в р-п-переходе генерируется с высокой эффективностью; свет извлекается с высокой эффективностью; устранены все несоответствия между коэффициентами теплового расширения; тепловое сопротивление минимизировано; люминофор обладает высокой эффективностью преобразования, и этот показатель лишь в минимальной степени зависит от температуры; герметизирующие материалы обладают термостойкостью; линзы не теряют прозрачности и, наконец, светодиоды не чувствительны к коротковолновому излучению, теплу и к агрессивным химическим веществам, которые могут находиться в окружающей среде светильника.

С точки зрения надежности, даже простое с виду светодиодное устройство на поверку оказывается достаточно сложным компонентом. Многие взаимосвязанные процессы оказывают влияние на качество этой продукции. Изменение теплового сопротивления между переходом и окружающей средой является хорошим показателем того, насколько ухудшилось или ухудшится качество светодиодов.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ТОЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

При испытаниях надежности и долговечности светодиодов они поначалу подвергаются воздействию стрессовых условий. Например, в испытании на ускоренное старение (highly accelerated stress testing, HAST) применяется термоциклирование, позволяющее ускорить процессы старения, после чего с помощью аналитических методов определяется возможность появления отказов.

Тестирование тепловых процессов в динамике с помощью структурных функций является неразрушающим аналитическим методом, который применяется в полевых условиях. Структурные функции - карты с распределением тепловой емкости и теплового сопротивления «переход - окружающая среда» для теплового тракта; форма структурной функции зависит от тепловых характеристик и геометрических размеров последовательно расположенных участков этого тракта. В этом виде тестирования воздействие нагрузки прекращается в определенные моменты времени, и измеряются динамические тепловые характеристики в процессе старения, после чего снова подается нагрузка. Данный подход также рекомендуется при проведении тестов на надежность и для определения срока службы светодиодов в соответствии со стандартным протоколом старения LM-80 или другими протоколами старения HAST-типа, которые действуют в отношении светодиодов. Эти измерения до и после снятия нагрузки позволяют выполнять тщательный анализ отказов, что повышает надежность и качество конечной продукции.

ДИНАМИЧЕСКОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

Испытательное оборудование скачкообразно подает тепловую мощность на тестируемые образцы мощных светодиодов, после чего измеряет температуру светодиодного перехода. Нормированные к тепловой мощности значения измерений характеризуют тепловой импеданс Zth(t) светодиода. В результате последующей обработки измерений тепловой импеданс преобразуется в тот вид, который используется для представления параметров тракта светодиода «переход - окружающая среда».

Базовая концепция динамического тестирования светодиодов

Например, комплексное представление наилучшим образом описывает тепловой импеданс светодиодов, управляемых переменным током; тепловое сопротивление в зависимости от параметров воздействующих импульсов хорошо описывает тепловые параметры светодиодов, световой поток которых управляется методом широтно-импульсной модуляции; структурные функции обеспечивают неразрушающие средства для анализа отказов; упрощенная динамическая модель теплового тракта представляет параметры светодиодной сборки при симуляции методом вычислительной гидрогазодинамики (computational fluid dynamics, CFD).


Последовательное приближение структурной функции - естественное расширение метода измерения RthJC в части обработки данных, совместимого со стандартом JESD 51-14. Это приближение реализуется с помощью программного обеспечения T3Ster Master от компании Mentor Graphics, которое анализирует результаты измерений, полученных испытательным оборудованием T3Ster. С помощью интерфейса этого ПО на основе полученных результатов создаются упрощенные динамические модели, которые используются такими средствами симуляции как FloTHERM или FloEFD.

МЕТОДИКА LM-80 ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ОТКАЗОВ

Ученые из Университета г. Паннония (Венгрия) и Будапештского университета технологии и экономики первыми стали измерять тепловое сопротивление корпусов мощных светодиодов при проведении испытаний на старение согласно методике LM-80. Недавнее изучение тепловых проблем, возникающих в областях крепления кристаллов, выявило несоответствие требованиям около 13% светодиодов, приобретенных в известных торговых сетях, что указывает на необходимость тестирования этой продукции уже на производстве. Исследование показало, что примерно у того же процента светодиодов этого типа, применяемых в автомобильных фарах, имеются проблемы с креплением кристаллов к подложке.

Было установлено, что ухудшение светового потока до уровня LM-80 в значительной мере коррелировало со снижением качества теплового тракта «переход - окружающая среда» испытуемых светодиодов. К наблюдавшимся изменениям относилось расслоение области крепления корпуса к подложке (в рассматриваемом случае - к печатной плате на металлической основе), а также ухудшение теплопроводности материала теплового интерфейса (thermal interface material, TIM) в испытуемых образцах. Удлинение плоских участков кривых структурных функций показало, что тепловое сопротивление интерфейса увеличилось.

Результаты измерений теплового сопротивления

Результаты испытаний 15-ти случайно выбранных образцов высококачественных мощных светодиодов, изготовленных хорошо известным производителем. У двух образцов из 15-ти тепловой импеданс оказался значительно больше уже спустя 10 мс после подачи мощности. Этот временной интервал является характерным для области крепления кристалла. Вывод о том, что повышение теплового сопротивления этих двух образцов в установившемся режиме было вызвано увеличением теплового сопротивления кристалла в месте его крепления к подложке, подтвердилось структурной функцией. Эти измерения указывают на необходимость проводить испытания качества монтажа кристаллов на этапе производства.


Однако такое тестирование качества крепления кристалла вызывает ряд вопросов. Во-первых, отсутствует возможность проведения всех измерений теплового сопротивления, которые отвечали бы требованиям к производительности производственных линий. Предыдущие исследования показали, что реакция на короткие импульсы (продолжительностью, как правило, 10 мс) уже содержит всю информацию о качестве крепления кристаллов. Таким образом, при тестировании вполне допускается использование тестовых импульсов продолжительностью 80-200 мс в зависимости от тепловой постоянной времени испытуемого образца светодиода. Такой временной диапазон соответствует пропускной способности производственных линий.

Кроме того, следует заметить, что при испытаниях в линии отсутствует возможность определить температурную зависимость прямого напряжения светодиодов, как это требуется в соответствии со стандартным лабораторным испытанием тепловых характеристик. Эта задача решается путем установления соответствия между измеряемыми величинами AVF(t) и действительными значениями Zth(t) на начальном участке кривых (в диапазоне 1-10 мс), где генерируемый в виде импульсов поток тепла распространяется только в светодиодном кристалле и на его прохождение не влияет качество крепления этого кристалла. При тестировании этим способом необходимо точное измерение на начальном участке кривой напряжения.

ВЫВОДЫ

Динамическое тестирование теплового сопротивления с помощью структурных функций позволяет отличить повышение теплового сопротивления, вызванное некачественным креплением кристалла к подложке, от повышения этой величины, связанного с дефектами пайки к подложке светодиодного модуля.

Динамическое измерение теплового сопротивления не только необходимо в лабораторных и производственных испытаниях светодиодов и модулей, но и при их моделировании. В комбинации с радиометрическими и фотометрическими измерениями можно создавать т.н. компактные светодиодные модули с многодоменной структурой. Использование таких моделей на этапе разработки светодиодных модулей и светильников позволяет правильно выполнить тепловой расчет и оценить оптические параметры конечного изделия для твердотельного освещения.
Похожие новости:
» Драйвер для светодиодов, особенности включения
Основные моменты подбора источника питания для светодиода для его качественной ...
» Люстра на светодиодах
Первоначальный план был простой — поставить в каждый плафон светодиодный ...
» Светодиодные балки - отличная видимость и безопасность
Использование дополнительного освещения зачастую становится необходимостью для тех, кто выбирает ...
» Компания Sumitomo Metal Mining начинает серийное производство больших сапфировых подложек
Компания Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., используя производственные мощности своего дочернего ...
» Светодиодные ленты: выбор и подключение
Большой выбор светодиодных лент, может поставить любого покупателя в ...


Ссылка на страницу:
Добавить в блог »
Категория: Светодиодное освещение | Просмотров 2480 | Версия для печати »


Вы можете авторизироваться с помощью предложенных социальных сервисов для добавления комментария.
Комментарии от авторизованных пользователей добавляются в каталог без проверки администратора.


Вы можете войти используя: Yandex Google Вконтакте Mail.ru Twitter Loginza MyOpenID OpenID WebMoney
Ваше имя: *  
Ваш email (необязательно):     
Комментарий: *  
  символов осталось.
Код безопасности: *  

Регистрация в каталоге

Мой блокнот (0)


  Лед-Урал ООО - Россия, Челябинская область, Челябинск.

  ООО «Лед-Урал» специализируется на производстве и реализации светодиодных светильников для офисов, п

  (22748 Просмотров с 02-06-2014)

  МЕГАТРОН электрикс ООО - Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербург.

  Компания МЕГАТРОН электрикс специализируется на подборе и поставке светотехнического оборудования, м

  (29691 Просмотров с 11-01-2012)

  Оптика и свет - , , СПБ.

   Компания ”Оптика и свет” – команда разработчиков оптического оборудования, узлов и элементов.Мы с р

  (8732 Просмотров с 06-11-2013)

  ЛайтСвет ООО - Россия, Москва, Москва.

  Компания занимается разработкой и производством светодиодного освещения с 2007 года. Мы поставляем в

  (20133 Просмотров с 01-04-2012)

  LedCraft - Россия, Москва, Москва.

  В компании основополагающим является исследования и разработка экологически чистых источников освеще

  (22130 Просмотров с 02-12-2012)

  Компания А-СТРОН - Россия, Свердловская область, Екатеринбург.

  Компания "А-СТРОН" специализируется на энергоэффективных светодиодных системах освещения.Основными в

  (08-21-2014)

  DIODSTREET - Россия, Москва, Москва.

  В ассортименте предлагаемой продукции представлены: светодиодные прожектора в том числе промышленное

  (06-07-2014)

  ООО "Компания АТА" - Россия, Ростовская область, Ростов-на-Дону.

  Доброго времени суток. Меня зовут Илья, я представляю интересы ООО “Компания АТА”, котор

  (05-19-2014)

  Лед-Урал ООО - Россия, Челябинская область, Челябинск.

  ООО «Лед-Урал» специализируется на производстве и реализации светодиодных светильников для офисов, п

  (02-06-2014)

  ТД Интессо - Россия, Москва, Москва.

  Торговый дом завода INTESSO.
Компания «ИНТЕССО» - российский производитель светодио


  (11-26-2013)


Доллар США 65.9931
Евро 74.9022
10 Китайских юань 94.9869
10 Украинских гривен 23.7899
Через:
25 дней 12.12 - День Конституции РФ
30 дней 17.12 - День Ракетных войск