วิธีการวัดอุณหภูมิทางแยกของลูกปัดหลอดไฟ LED?
อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อดูเหมือนจะเป็นปัญหาในการวัดอุณหภูมิ แต่อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อที่จะวัดอยู่ภายใน LED และเป็นไปไม่ได้ที่จะใส่เทอร์โมมิเตอร์หรือเทอร์โมคัปเปิลเข้าไปในทางแยก PN เพื่อวัดอุณหภูมิ แน่นอน อุณหภูมิของเคสยังคงวัดได้ด้วยเทอร์โมคัปเปิล จากนั้นตามค่าความต้านทานความร้อน Rjc ที่กำหนด (จุดต่อต่อเคส) สามารถคำนวณอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อได้ แต่หลังจากติดตั้งหม้อน้ำแล้วปัญหาก็ซับซ้อนขึ้น เนื่องจาก LED มักจะบัดกรีกับพื้นผิวอะลูมิเนียม และติดตั้งพื้นผิวอะลูมิเนียมบนหม้อน้ำ หากสามารถวัดอุณหภูมิได้เพียงอุณหภูมิของเปลือกหม้อน้ำ จะต้องทราบค่าความต้านทานความร้อนจำนวนมากเพื่อคำนวณอุณหภูมิทางแยก รวมถึง Rjc (ชุมทางกับเคส), Rcm (ที่จริงแล้วเคสกับพื้นผิวอลูมิเนียมควรรวมถึงความต้านทานความร้อนของแผ่นพิมพ์ฟิล์ม), Rms (พื้นผิวอลูมิเนียมถึงหม้อน้ำ), Rsa (หม้อน้ำสู่อากาศ) ซึ่งมี เป็นเพียงข้อมูลเดียวเท่านั้น ข้อมูลที่ไม่ถูกต้องจะส่งผลต่อความถูกต้องของการทดสอบ รูปที่ 3 แสดงแผนผังของความต้านทานความร้อนต่างๆ จาก LED ไปยังแผงระบายความร้อน ประกอบด้วยการต้านทานความร้อนจำนวนมาก ทำให้ความแม่นยำมีข้อจำกัดมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความแม่นยำในการประมาณอุณหภูมิทางแยกจากอุณหภูมิพื้นผิวที่วัดได้ของตัวระบายความร้อนนั้นแย่ยิ่งกว่า
โชคดีที่มีวิธีวัดอุณหภูมิทางอ้อมคือการวัดแรงดันไฟ อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสัมพันธ์กับแรงดันใด? แล้วความสัมพันธ์นี้ล่ะ?
เราต้องเริ่มด้วยคุณสมบัติโวลต์แอมแปร์ของ LED ก่อน
4. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของลักษณะโวลต์แอมแปร์ LED
เรารู้ว่า LED เป็นเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด มีลักษณะโวลต์แอมแปร์เหมือนไดโอดทั้งหมด และเช่นเดียวกับไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด ลักษณะโวลต์-แอมแปร์นี้มีลักษณะอุณหภูมิ ลักษณะเฉพาะของมันคือเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ลักษณะเฉพาะของโวลต์-แอมแปร์จะเลื่อนไปทางซ้าย รูปที่ 4 แสดงลักษณะอุณหภูมิของลักษณะโวลต์แอมแปร์ของ LED
สมมติว่า LED ได้รับกระแสไฟคงที่ของ Io เมื่ออุณหภูมิทางแยกเป็น T1 แรงดันไฟฟ้าคือ V1 และเมื่ออุณหภูมิทางแยกเพิ่มขึ้นเป็น T2 ลักษณะโวลต์ - แอมแปร์ทั้งหมดจะเลื่อนไปทางซ้าย Io ปัจจุบันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และแรงดันไฟฟ้ากลายเป็น V2 ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าทั้งสองนี้จะถูกลบออกโดยอุณหภูมิ และสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิได้ แสดงเป็น mV/oC สำหรับซิลิคอนไดโอดทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมินี้จะอยู่ที่ประมาณ -2mV/oC แต่ไฟ LED ส่วนใหญ่ไม่ได้ทำจากวัสดุซิลิกอน ดังนั้นจึงต้องวัดค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแยกต่างหาก โชคดีที่ผู้ผลิต LED ส่วนใหญ่' แผ่นข้อมูลให้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น สำหรับ LED กำลังสูง Cree's XLamp7090XR-E ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของมันคือ -4mV/oC มีขนาดใหญ่กว่าซิลิคอนไดโอดทั่วไปถึง 2 เท่า สำหรับ American Bridgelux LED Array (BXRA) จะมีข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติม
อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของข้อมูลที่พวกเขาให้นั้นกว้างเกินไป จึงทำให้สูญเสียคุณค่าของการใช้งาน
ไม่ว่าในกรณีใด ตราบใดที่ทราบค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของ LED การคำนวณอุณหภูมิทางแยกของ LED จากการวัดแรงดันไปข้างหน้าของ LED ก็ทำได้ง่าย
5. วิธีการวัดอุณหภูมิทางแยกของ LED โดยละเอียด
ตอนนี้ใช้ Cree's XLamp7090XR-E เป็นตัวอย่าง เพื่อแสดงวิธีการวัดอุณหภูมิทางแยกของ LED โดยเฉพาะ จำเป็นต้องติดตั้ง LED ในฮีตซิงก์ และใช้ไดรเวอร์กระแสคงที่เป็นแหล่งพลังงาน ในเวลาเดียวกัน ให้นำสายไฟสองเส้นที่เชื่อมต่อกับ LED ออก ก่อนเปิดเครื่อง ให้ต่อโวลต์มิเตอร์กับขั้วเอาท์พุต (ขั้วบวกและขั้วลบของ LED) จากนั้นเปิดแหล่งจ่ายไฟ ก่อนที่ LED จะร้อนขึ้น ให้อ่านค่าที่อ่านได้ของโวลต์มิเตอร์ทันที ซึ่งเท่ากับค่า V1 แล้วรอ อย่างน้อย 1 ชั่วโมงเมื่อถึงจุดสมดุลความร้อน ให้วัดอีกครั้ง แรงดันไฟฟ้าข้าม LED จะเท่ากับ V2 ลบค่าทั้งสองนี้เพื่อให้ได้ผลต่าง หลังจากลบออกโดย 4mV สามารถรับอุณหภูมิทางแยกได้ อันที่จริง LED ส่วนใหญ่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและต่อแบบขนาน นี้ไม่สำคัญ ในเวลานี้ ความต่างศักย์ไฟฟ้ามาจาก LED หลายดวงที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม ดังนั้นให้หารความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าด้วยจำนวน LED ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมแล้วหารด้วย 4mV , คุณสามารถรับอุณหภูมิทางแยกได้ ตัวอย่างเช่น LED คือ 10 สายและ 2 เส้นขนาน แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เป็นครั้งแรกคือ 33V แรงดันไฟฟ้าที่วัดหลังจากสมดุลความร้อนที่สองคือ 30V และความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าคือ 3V ตัวเลขนี้ต้องหารด้วยจำนวน LED ที่ต่อเป็นอนุกรม (10) เพื่อให้ได้ 0.3V แล้วหารด้วย 4mV เพื่อให้ได้ 75 องศา สมมติว่าอุณหภูมิแวดล้อมก่อนเปิดเครื่องอยู่ที่ 20 องศา อุณหภูมิทางแยก ณ เวลานี้ควรอยู่ที่ 95 องศา
อุณหภูมิทางแยกที่ได้จากวิธีนี้มีความแม่นยำมากกว่าการใช้เทอร์โมคัปเปิลในการวัดอุณหภูมิของหม้อน้ำแล้วจึงคำนวณอุณหภูมิของทางแยก
