JEDEC-JESD51-51标准解读

JEDECJESD51-51标准解读1JEDECJESD51-51标准解读JEDEC固态技术协会是固态及半导体工业界的一个标准化组织，制定固态电子方面的工业标准。JEDEC曾经是电子工业联盟（EIA）的一部分：联合电子设备工程委员会（JointElectronDeviceEngineeringCouncil，JEDEC）。1999年，JEDEC独立成为行业协会，抛弃了原来名称中缩写的含义，目前的名称为JEDEC固态技术协会（JEDECSolidStateTechnologyAssociation）。JESD51-51是其中诸多标准中的一种，主要描述的是通过电气方法测试LED的热阻和阻抗。本文通过概述标准的大致内容，摘录其中重点部分，达到一定程度上理解标准的目的。JESD51-51前言简要介绍JESD51-51标准，通过图片形式反映热功率、正向电压、正向电流、光通量和结温之间的相互关系，如图1所示：图1LED光输出和不同量之间的关系JESD51-51第一章IESD51-51标准适用的范围，主要包括如下几点：1.封装LED的功率应大于0.5w，光能转换效率应高于5%，且采用直流方式供电，对于激光二极管并不适合；2.只适合实验室环境的结温和热阻测试，对于大批量的测试并不适合；3.对于稳态测试方法和动态测试方法均适合。JEDECJESD51-51标准解读2JESD51-51第二章JESD51-51标准的参考规范，主要有13篇，分别是：1.JESD51,MethodologyfortheThermalMeasurementofComponentPackages(SingleSemiconductorDevices).2.JESD51-1,IntegratedCircuitThermalMeasurementMethod-ElectricalTestMethod.3.JESD51-12,GuidelinesforReportingandUsingElectronicPackageThermalInformation.4.JESD51-13,GlossaryofThermalMeasurementTermsandDefinitions.5.JESD51-14,TransientDualInterfaceTestMethodfortheMeasurementofThermalResistanceJunction-to-CaseofSemiconductorDeviceswithHeatFlowthroughaSinglePath.6.JESD51-50,OverviewofMethodologiesfortheThermalMeasurementofSingle-andMulti-Chip,Single-andMulti-PN-JunctionLight-EmittingDiodes(LEDs).7.JESD51-52,GuidelinesforCombiningCIE127-2007TotalFluxMeasurementswithThermalMeasurementsofLEDswithExposedCoolingSurface.8.JESD51-53,Terms,DefinitionsandUnitsGlossaryforLEDThermalTesting.9.CIES017/E:2011ILV,InternationalLightingVocabulary.10.CIE127:2007TechnicalReport,MeasurementofLEDs,ISBN9783901906589.11.MIL-STD-750DMETHOD3101.3,ThermalImpedance(Response)TestingofDiodes.12.ANSI/IESNAIESNomenclatureCommittee,IESRP-16-10,NomenclatureandDefinitionsofforIlluminatingEngineering,ISBN978-0-87995-208-213.ANSI/IESNAIES-LM-80,ApprovedMethodforMeasuringLumenMaintenanceofLEDLightSources,ISBN978-0-87995-227-3.JESD51-51第三章第三章主要包括两个方面，其一是名词术语定义表；其二是标准适合的led阵列结构。JESD51-51标准的名词术语定义表，包括结温jT、热阻jxR、正向电压FV（电流）FI、热功率HP、辐射光功率optP、电功率elP、光通e、光效e、温度敏感系数TSP、正向电压温度敏感系数VFS、K参数、加热电流HI、加热电流下测得的正向电压HV、测试电流MI、测试延迟时间MDt、测试电流下的初始电压FiV、测试电流下的稳态电压FfV。JEDECJESD51-51标准解读3JESD51-51除了适用于单个的led热阻和结温测试之外，对于一定结构的led阵列也适合，这样的led阵列有串联、并联和串并结合三种模式。串联结构需要供大电压小电流，并联结构需要供小电压大电流，串并混合需要供中等大小的电压和电流。不论是单个led还是led阵列，都需要通过散热板来扇热。JESD51-51第四章第三章主要介绍了结温和热阻的定义公式。结温：JTTTJ0J绝对温度下；0jT为绝对温度，JT为温差。XJXHTRPJT环境参考温度XT下；HP为耗散功率，热阻。热阻：HXJHP][PRTTTXJJX结空气温度XT下的热阻文章中明确规定，这些参数的测量是基于JESD51-1的静态测试方法。Led稳态热阻测试必须要先提供发射光功率，因此本文推荐使用冷却模式，这也是和JESD51-14标准一致的。JESD51-51第五章该章节详尽地叙述了led结温和热阻的测试方法和步骤以及数据处理和误差分析。1.测试电路图2测试电路2.测试步骤1)将led固定在夹具上，确保测试电路能提供合适的电流，然后放入温箱中；JEDECJESD51-51标准解读42)按照测试电路所示，提供加热电流HI，经过Ht时间至结温稳定，测量光通量e、辐射光功率optP和正向电压HV；3)将开关拨到测试电流MI，经过延迟时间MDt（一般情况下小于s50），记录初始正向电压FiV；4)记录FiFVVVfFt）（，在对数时间表上至少测了50点/时，测试时间为Mt，记录Mt时间后的正向电压FfV；5)小电流测试法计算系数K，然后计算结温和热阻；6)重复多次测量，环境温度变化可设为C85C55C25000、、。3.计算公式及误差分析测试电流下初始电压和稳态电压与结温关系式：0T-TSIVVJJVFMFiFf结温变化公式：FVFFJJJVKSV0T-TT，VFSK1热阻计算公式：HFH2H1VF2MJ1FiP)P(PS,I,VRVKITVTMJFfJX热功率误差分析式：1,JHeFiMHHcorrHTIVIVIP，（忽略FiMVI和1,JHeTI，由于忽视二者引起的误差小于1%）。误差分析后的热阻计算式为：)T,(I-VI-VIVRJ1HeFiMHHFi）（FfJXVK4.实验标准及要求1)测试电流与加热电流的差别越小，寄生电流消失的越快，大的测试电流能减少寄生电流，且增加电压的信噪比，因此，对于典型的功率型led，测试电流在mA10左右，加热电流在mAmA1000350之间；如果是蓝光或白光led，测试电流在mA20左右或者更大；且MHII要保证热功率的误差小于1%；2)将电流由加热电流HI切换至测试电流MI之后，应该经过MDt延迟时间，时间长度一般为s10-s50；3)测试时间Mt一般为s30-s120，为了保证led稳定，加热时间Ht至少是测试JEDECJESD51-51标准解读5时间的1.5倍，即MHt5.1t，并且要求加入时间Ht能保证光谱测试时间optt；4)对于测试设备的要求：在测试期间恒流源允许变动的误差小于%1，有能切换电流的开关，电压表的分辨率mV1.0；5)为了方便重复测试，所用的led都必须经过老化，老化时间超过24小时；6)至少用3个温度对系数K进行校准工作；7)散热器的温控精度至少为C5.00；8)如果环境温度在5分钟内的变化低于C5.00，且正像电压在2分钟内稳定不变（或变化小于1mV），则称改led处于稳定状态；JESD51-51第六章参考文献