基于瞬態(tài)響應(yīng)的LED熱阻測(cè)試原理及算法研究.pdf

1、隨著LED(Light emitting diode)光效的提高,其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。限制LED各方面性能指標(biāo)進(jìn)一步提高的一個(gè)主要問(wèn)題在于越來(lái)越高的功率將使LED結(jié)溫進(jìn)一步升高,這樣就提高了對(duì)器件散熱能力的要求。熱阻和熱容常用于評(píng)估散熱能力,但是一般測(cè)試方法只能測(cè)量整體熱阻。實(shí)際上,測(cè)試人員更關(guān)心的是器件內(nèi)部每一層的熱阻熱容。本文研究課題是基于瞬態(tài)響應(yīng)的熱阻測(cè)試原理及算法研究,目的在于通過(guò)程序中的數(shù)值計(jì)算,無(wú)損的檢測(cè)器件內(nèi)部的

2、熱容熱阻。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.基于瞬態(tài)熱響應(yīng)的熱阻測(cè)試原理研究。首先分析了熱學(xué)和電學(xué)的基本理論:介紹了傳熱的三種基本方式,熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。由于熱阻熱容網(wǎng)絡(luò)的概念和電阻電容網(wǎng)絡(luò)的概念類似,因此推導(dǎo)了熱分析的電路等效模型。然后基于激勵(lì)和響應(yīng)象函數(shù),對(duì)電學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)進(jìn)行定義。最后對(duì)一個(gè)n階 FOSTER網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了零狀態(tài)響應(yīng)電壓函數(shù)分析。理論分析證明電學(xué)中的電壓響應(yīng)函數(shù)與熱學(xué)中的瞬態(tài)溫度響應(yīng)函數(shù)具有相同的表達(dá)式。

3、　　2.基于瞬態(tài)熱響應(yīng)的解調(diào)算法的研究。首先介紹了整個(gè)瞬態(tài)熱阻測(cè)試的流程:由測(cè)得的電壓曲線求出溫度響應(yīng)函數(shù),通過(guò)與權(quán)重函數(shù)的反卷積獲得時(shí)間常數(shù)頻譜,對(duì)其離散化后可得到FOSTER網(wǎng)絡(luò)模型,經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)模型轉(zhuǎn)換后,CAUER網(wǎng)絡(luò)模型就代表實(shí)際物理結(jié)構(gòu)的熱阻熱容。然后對(duì)瞬態(tài)熱阻測(cè)試?yán)碚撝械年P(guān)鍵概念做了分析和推導(dǎo),包括結(jié)溫和熱阻、RC網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間常數(shù)、兩種結(jié)構(gòu)函數(shù),最后對(duì)時(shí)間常數(shù)頻譜的概念進(jìn)行解釋。由于瞬態(tài)熱響應(yīng)的解調(diào)算法較復(fù)雜,因此單獨(dú)分析其中兩

4、個(gè)關(guān)鍵步驟:反卷積算法和網(wǎng)絡(luò)模型轉(zhuǎn)換算法。對(duì)其中主要理論公式進(jìn)行了推導(dǎo),最后還針對(duì)可能出現(xiàn)的數(shù)值計(jì)算的問(wèn)題,提出了可能的改進(jìn)方法。
　　3.通過(guò)仿真對(duì)瞬態(tài)熱響應(yīng)的解調(diào)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。首先利用熱阻等效電路法進(jìn)行驗(yàn)證:利用已知電阻電容建立一個(gè)3階的電阻電容網(wǎng)絡(luò)模型,對(duì)電壓響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行理論推導(dǎo);然后基于電壓響應(yīng)函數(shù),使用該算法對(duì)原始的電阻電容值進(jìn)行反推導(dǎo),并和原始的電阻電容值相比較。其次利用瞬態(tài)熱阻測(cè)試儀 T3Ster的采樣結(jié)果對(duì)算法進(jìn)