探照燈燈具熱特性測試的原理與方法

近年來，強光探照燈照明技術快速發展，在強光探照燈的光效、色溫、顯色性等光色指標備受關注的同時，強光探照燈的熱學特性和壽命也越來越受到人們的重視，特別是熱學特性，對強光探照燈光、色、電等參數的性能和壽命有著顯著的影響。

強光探照燈熱性能的測試首先要測試強光探照燈的結溫，即工作狀態下強光探照燈芯片的溫度。關于強光探照燈芯片溫度的測試，理論上有多種方法，如紅外光譜法、波長分析法和電壓法等。目前實際使用的是電壓法。1995年12月電子工業聯合會/電子工程設計發展聯合會議發布的標準對于電壓法測量半導體結溫的原理、方法和要求等都作了詳細規范。

電壓法測量強光探照燈結溫的主要思想是：特定電流下強光探照燈的正向壓降Vf與強光探照燈芯片的溫度成線性關系，所以只要測試到兩個以上溫度點的Vf值，就可以確定該強光探照燈電壓與溫度的關系斜率，即電壓溫度系數K值，單位是mV/℃。K值可由公式K=△Vf/△Tj求得。K值有了，就可以通過測量實時的Vf值，計算出芯片的溫度（結溫）Tj。為了減小電壓測量帶來的誤差，>標準規定測量系數K時，兩個溫度點溫差應該大于等于50度。對于用電壓法測量結溫的儀器有幾個基本的要求：

(1)電壓法測量結溫的基礎是特定的測試電流下的Vf測量，而強光探照燈芯片由于溫度變化帶來的電壓變化是毫伏級的，所以要求測試儀器對電壓測量的穩定度必須足夠高，連續測量的波動幅度應小于1mV。

(2)這個測試電流必須足夠小，以免在測試過程中引起芯片溫度變化；但是太小時會引起電壓測量不穩定，有些強光探照燈存在匝流體效應會影響Vf測試的穩定性，所以要求測試電流不小于IV曲線的拐點位置的電流值。

(3)由于測試強光探照燈結溫是在工作條件下進行的，從工作電流（或加熱電流）降到測試電流的過程必須足夠快和穩定，Vf測試的時間也必須足夠短，才能保證測試過程不會引起結溫下降。

在測量瞬態和穩態條件的結溫的基礎上，可以根據下式算出強光探照燈相應的熱阻值：

Rja=△T/P=(Ta-Tj)/P

式中，Ta是系統內參考點的溫度（如基板溫度）,Tj是結溫，P是使芯片發熱的功率，對于強光探照燈可以認為就是強光探照燈電功率減去發光功率。由于強光探照燈的封裝方式不同，安裝使用情況不同，對熱阻的定義有差別，測試時需要相應的支架和夾具配套。SEMI的標準中定義了兩種熱阻值，Rja和Rjb,其中：Rja是測量在自然對流或強制對流條件下從芯片接面到大氣中的熱導。

Rja在標準規范的條件下測量，可用于比較不同封裝散熱的情況。

Rjb是指在自然對流以及風洞環境下由芯片接面傳到下方測試板部分熱傳時所產生的熱阻，可用于由板溫去預測結溫。

大功率強光探照燈封裝都帶基板，絕大部分熱從基板通過散熱板散發，測量強光探照燈熱阻主要是指強光探照燈芯片到基板的熱阻。