Мобильная версия RSS подписка

Какиe лампочки Вы используете?
Накаливания
Люменесцентные
Светодиодные
Индукционные
Свечкой


Лед-Урал ООО
Светодиодный светильник Soffitto Cl598x55
Предназначен для общего освещения бытовых, административно-общественных
и производственных ...

МЕГАТРОН электрикс ООО
Прожектор светодиодный 120Вт ДО10-120-001
Прожектор светодиодный 120Вт ДО10-120-001 1920Лм   Для освещение промышленных и складских ...
13250

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 2003 | 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

  (16792 Просмотров с 02-06-2014)

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

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

  (25905 Просмотров с 11-01-2012)

  Диодикс (DIODIX) - Россия, Кемеровская область, Новокузнецк.

  Оптовые продажи качественных светодиодных систем освещения и их компонентов по самым низким ценам.

  (13870 Просмотров с 09-21-2012)

  ЛайтСвет ООО - Россия, Москва, Москва.

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

  (17662 Просмотров с 01-04-2012)

  LedCraft - Россия, Москва, Москва.

  В компании основополагающим является исследования и разработка экологически чистых источников освеще

  (19411 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 61.7655
Евро 75.7924
10 Китайских юань 97.9783
10 Украинских гривен 23.6446
Через:
7 дней 01.05 - Праздник Весны и Труда
8 дней 02.05 - Праздник Весны и Труда
13 дней 07.05 - День радио, праздник работников всех отраслей связи
15 дней 09.05 - День Победы