探照灯灯具热特性测试的原理与方法

近年来，强光探照灯照明技术快速发展，在强光探照灯的光效、色温、显色性等光色指标备受关注的同时，强光探照灯的热学特性和寿命也越来越受到人们的重视，特别是热学特性，对强光探照灯光、色、电等参数的性能和寿命有着显著的影响。

强光探照灯热性能的测试首先要测试强光探照灯的结温，即工作状态下强光探照灯芯片的温度。关于强光探照灯芯片温度的测试，理论上有多种方法，如红外光谱法、波长分析法和电压法等。目前实际使用的是电压法。1995年12月电子工业联合会/电子工程设计发展联合会议发布的标准对于电压法测量半导体结温的原理、方法和要求等都作了详细规范。

电压法测量强光探照灯结温的主要思想是：特定电流下强光探照灯的正向压降Vf与强光探照灯芯片的温度成线性关系，所以只要测试到两个以上温度点的Vf值，就可以确定该强光探照灯电压与温度的关系斜率，即电压温度系数K值，单位是mV/℃。K值可由公式K=△Vf/△Tj求得。K值有了，就可以通过测量实时的Vf值，计算出芯片的温度（结温）Tj。为了减小电压测量带来的误差，>标准规定测量系数K时，两个温度点温差应该大于等于50度。对于用电压法测量结温的仪器有几个基本的要求：

(1)电压法测量结温的基础是特定的测试电流下的Vf测量，而强光探照灯芯片由于温度变化带来的电压变化是毫伏级的，所以要求测试仪器对电压测量的稳定度必须足够高，连续测量的波动幅度应小于1mV。

(2)这个测试电流必须足够小，以免在测试过程中引起芯片温度变化；但是太小时会引起电压测量不稳定，有些强光探照灯存在匝流体效应会影响Vf测试的稳定性，所以要求测试电流不小于IV曲线的拐点位置的电流值。

(3)由于测试强光探照灯结温是在工作条件下进行的，从工作电流（或加热电流）降到测试电流的过程必须足够快和稳定，Vf测试的时间也必须足够短，才能保证测试过程不会引起结温下降。

在测量瞬态和稳态条件的结温的基础上，可以根据下式算出强光探照灯相应的热阻值：

Rja=△T/P=(Ta-Tj)/P

式中，Ta是系统内参考点的温度（如基板温度）,Tj是结温，P是使芯片发热的功率，对于强光探照灯可以认为就是强光探照灯电功率减去发光功率。由于强光探照灯的封装方式不同，安装使用情况不同，对热阻的定义有差别，测试时需要相应的支架和夹具配套。SEMI的标准中定义了两种热阻值，Rja和Rjb,其中：Rja是测量在自然对流或强制对流条件下从芯片接面到大气中的热导。

Rja在标准规范的条件下测量，可用于比较不同封装散热的情况。

Rjb是指在自然对流以及风洞环境下由芯片接面传到下方测试板部分热传时所产生的热阻，可用于由板温去预测结温。

大功率强光探照灯封装都带基板，绝大部分热从基板通过散热板散发，测量强光探照灯热阻主要是指强光探照灯芯片到基板的热阻。