简析LED照明在实际应用中的热特性

　　为了同时进行测量，之前已经解释了热测试必须与一个子系统相结合，这个子系统是满足CIE1要求（参见备注）的条件下，用于测试LED光输出。这个子系统包含了一个恒温器（类似冷板）和探测器。两个器件由特定的软件进行控制。一个完全整合的热/辐射/光度测试系统可以描述照明设备的热阻和光输出特性，包括了辐射热流（也就是输出光功率），光通量和染色性。这些值可以在不同的参考温度和前向电流条件下，同时得到测量。

　　重要的是，对于普通循环光度测试增加热瞬态测试不会明显增加测试时间。这是因为贴附到冷板的功率LED结温通常在30~60S之内达到稳定。LED热阻测试之前的加热过程，是一个相类似的过程。因此，加上热测试的测试时间与仅仅光输出测试的时间是一样的；所有的这些特性必须在LED热稳定的条件下测绕行电感量。

　　5 温度：参考，周围的，环境…

　　热管理解决方案的结点至环境的热阻很容易受到环境温度的影响，从而使测试结果失真。因此当预测照明设备热性能时，测试环境温度也就是参考温度必须注明。但热和光度/辐射测量被同时完成时，参考温度就是冷板的温度。

　　正如之前的解释，LED特性的工业标准化工作还在进行，这也意味着供应商在描述电感式传感器它们产品和提供相关数据时有很大的自由度。通常环境方面的信息不会得到重视。关于产品性能的数据可能是照明设备处于最佳照明时得到的，可以说忽略了真实工作条件下的一些影响。例如，通常供应商提供的LED数据是在25oC的环境温度条件下，即便LED安装在灯具中之后其安装面的温度为50oC，甚至80oC。在工作状态下，实际的LED结温可能处于80~100oC的范围，从而引起光通量的急剧下降。

　　在图7a中显示了两个同一厂商的两个白色LED光通量和参考温度的关系，这两个LED具有不同的散热方式。散热方式1使用了一块金属一体成型电感器的PCB板，而散热方式2使用了传统的FR4板。此外，两个LED样品的PCB板和散热器之间使用了不同的导热界面材料。

　　得到光通量和参考温度的测试方法非常简单。测试时冷板直接影响LED的结温。因此，通过改变冷板的温度，可以观察结温变化对于光通量的影响。

　　图7a中的两个LED曲线并不完全平行。因为测试是基于同一类型的LED，所以人们可能希望两个LED的性能是一致的。然而，请共模电感器注意光通量和参考温度的曲线图。采用的导热界面材料有着不同的温度影响，从而对LED结温产生不同的影响。不同冷板温度下的结构函数可以进一步揭示这些影响的程度和产生位置。

　　很多的测试工作都是关于确定加热功耗和每一个参考温度下的热阻值。如果具有这些信息，就可以计算相应的LED结温值。如果没有进一步的测试要求。工程师可以使用之前的信息，重新绘制LED结温与光通量之间的关系。

　　基于真实的LED结温，重新绘制曲线将消除光通量曲线斜率的偏差。图7b描述了一组光通量和结温的曲线，并且这里的真实结温通过真实的加热功率和真实的热阻进行计算得到。现在对于同一供应商的所有LED样品，由前向电流值获得的特性斜率是一致的。

图7a 使用两种热管理方案得出的10瓦白光LED的被测光通量vs.参考温度云图对比

图7b 被测光通量vs.结温

　　6 静态测量，光度测量和累计球

　　描述偏色等重要参数不仅仅要求电流和热测试，而且需要一个完全可控的小型“黑腔”。非常明显，不让外部的光影响敏感的波长读数是非常重要的。