摘要：基于大功率 LED 结温测量方法，研究被测 LED 器件注入方波电流脉冲过程中电流幅度与工作流量之间的比值。发现实际额定电流与冲脉电流比值相同。通过直接测量 LED 在额定工作电流下的正向结电压，并辅助温度敏感系数，就能够测得 LED 的结温。

1  引言

LED 结温的高低与其封装有很大的关系。我国多芯片集成封装是目前获得高光通量的一个最可行的方案。在实际应用过程中，由于受到相关价格的制约以及 LED 集成封装可用的空间、散热问题的影响，致使利用率大大降低。发光芯片在实际应用过程中，由于密度过于集中，很有可能会引发产品的散热问题，致使基板温度骤升。因此，对于此类问题，应借助改变热沉结构的方式，对其进行封装。

2  LED 热特性的研究

  2.1 驱动电流的影响 

LED 结温可以理解为 LED 芯片温度的数值。一般来说，LED 结温产生原因有多种多样[1-4]。两大因素：一方面，由于出光效率低，LED 在能量转换时应用的效率较低，进而造成的结温变化；其次，则是由于 LED 封装的散热能力过低造成的。散热能力越低，出光效率则越低，结温上升越高。

  2.2 结温对 LED 参数的影响 

（1）LED 永久性老化。当 LED 结温在高温状态之下的老化十分严重，因为这种永久老化是不能恢复的。高温时，LED 封装出现光效率下降衰减。

（2）对 LED 正向电压的干扰。LED 结温上升过程中，由于此时受到温度的影响，电压值 VF 值相较于高峰时，会出现明显的下降情况。因此，LED 在 IF 为常量时具有负温度系数特性。而后，随着干扰的强度不断增加，P-N 结温的情况也会愈演愈烈。在实际应用中，恒流供电是 LED 工作的优化模式，由于此类正向电压的干扰，正向电流增加，很有可能损坏产品的内部器件。

（3）对  LED 发光波长的干扰。当结温上升时，LED 的发光波长变长。此时，LED 显示效果发生偏色发光波长一般可分成峰值波长与主波长二类。这两类分别表示主波长以及强光波长。其中的  X、Y 色度坐标决定主波长的感知颜色，发光区材料的禁带宽度值对于一个 LED 器件的波长或颜色起决定性作用。

（4）对 LED 光效的干扰。随着结温的不断上升，会使得产品出现位错结构缺陷等问题。一旦随着时间的推移当温度升高到最大限度时，很有可能造成光通量的骤降，进而对设备造成严重的损坏。

（5）对 LED 荧光粉效率的干扰。LED 芯片结温变化比较复杂。在这一过程中，随着 LED 荧光粉效率干扰的问题不断加重，最终会致使 LED 荧光粉发光效率下降，但是一般情况下对于产品的应用不会造成严重的损毁。

3  LED 结温测量技术

现阶段，我国对于 LED 结温测量技术也没有形成一个规范、统一的测量标准。在 LED 结温测量技术中，由于工艺等因素不统一，而且在实际应用中缺乏一个严明的相关标准，这就使得大功率 LED 结温的测量存在问题，而且如果同传统功率进行对比后能够发现，这二者存在很大不同。

（1）红外热成像法的应用。此种成像法测量 LED 结温，在实际应用过程中具有测量方便的优点。但是与此同时，实际应用中也存在易受 LED 封装结构的影响的缺点，进而产生一定的测量误差。而且此种方法应用到的仪器价格昂贵。

（2）光谱法的应用。此种方法主要利用 LED 结温升高时，LED 的主波长会发生一定的改变，这种改变会造成波长的漂移。当主波长漂移时，结温每升高 10 ℃，则波长向长波漂移约为 l cm。

（3）管脚温度法的应用。管脚温度法在当前的应用也十分普遍，该种方法主要借助热输运性质，可以最终对芯片耗散的热功率确定结温。

（4）蓝白比法的应用。蓝白比法是一种非接触的结温测量方法，此种方法最大的优点是：当在实际应用中，借助此种方法根本不需要对整体进行破坏，就能够直接测得结温的实际数值。

（5）脉冲电流法的应用。脉冲电流的应用在工业领域较为常见，此方法幅值为 LED 的实际额定电流数值，通过高速电压采样电路测量，可以掌握  LED 方波电流脉冲输入时的正向电压数值。在实际的应用过程中，电流脉冲对 LED 结温的影响可以暂时忽略不计，而且能够测得最终敏感系数。

4  LED 脉冲电流法测试

（1）测量装置。测量装置在 LED 冲脉电流法中应用较广，其中，测量装置的可调脉冲信号源可以生产脉冲信号；测量装置的应用使得脉冲变换选择性增加，电路负责对脉冲信号源输出的分类也发生了一定变化。由于应用测量装置能够将前级电压的控制，压控电流源按照要求输出一定数值的脉冲电流。恒温箱负责为 LED 的测量提供一个相对稳定的测量环境。

（2）参数特点分析。LM3886 在实际应用过程中具有诸多优势，这些优势集中体现在对结温数据的记录上。同时，应用 LM886 还能够避免由于结温过高，对设备造成的损坏。若在运行过程中，供电电压低于 10 V 时 LM3886 还可以自动的终止工作状态，保护电路。

（3）可控脉冲电流源电路。本文主要参照 LM3886 典型工作电路，并且以此作为可控冲脉电流源电路的应用典型案例。结果显示：应用可控脉冲源当脉冲频率达到一定的脉宽时，此时，可控脉冲电流的源电路还能够保障原波形的不变性，儿当对电路中的电流进行改变时，首先对其进行取样分析，此时，可控脉冲电源电流上升时间会略大于 l µs。但是通过对比能够发现，尽管原波形发生了变化，但是这种波形的变化对于工作电路并不受到什么影响。由此，能够得知，电路中  RP1 可以调节脉冲波的波峰电流值，使电流源波谷电流能够尽可能达到“0”，RP2 的作用可以平衡 74LS00 门电路的残余波谷电压，同时它也可以调节电流源波谷电流使它为某一需要的电流值。

（4）试验过程。计算结温数值和热阻数值。实验中，分别在同一工作状态下用小电流 K 系数法和窄脉法对样本 LED 的结温进行测量。对电流工作较长时间的 LED 进行运行，再对电流的运行情况进行分别测量。小电流 K 系数法以及窄脉法的应用主要是为了保证实验的精准性，确保实验数据的准确。具体的响应数据情况如表 1。分析发现结温数值的数据与热阻值的数据二者之间存在联系。

（5）实验结果。通过实验数据能够看出，尽管目前这种方法还在进一步的试验中，实验结果仍存在一些问题，其中主要问题针对压控电流源的要求却有着很高的标准。同时，脉冲信号源具有较高要求，尤其是针对测试中的压控电流源要求响应速率，有着极高的要求和标准。

5  结语

（1）通过对上述的相关热学参数进行理论分析。能够发现，在展开的实验过程中，影响 LED 结温的脉冲电流测量数值的因素包括测量步骤、脉宽、测量数值的精准程度。（2）利用脉冲电流法对 LED 结温的实际情况进行测试，并且在实验过程中以测量 LED 结温高速可控方波脉冲电流源作为主要的思路，这能够有效的保障实验精准度，同时也为真正设计制造脉冲法测量结温的仪器带来了理论上的帮助。由于实验的周期性较短，而且在实验过程中设备利用率以及使用情况较为良好，基本上能够实现对原有 K 系数法测量结温系统的在应用。