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JEDEC JESD51-51标准解读
JEDEC JESD51-51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（Joint Electron Device Engineering Council，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（JEDEC Solid State Technology Association）。
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1 LED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。
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JESD51-51 第二章
JESD51-51标准的参考规范，主要有13篇，分别是：
1.JESD51, Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages (Single Semiconductor Devices).
2.JESD51-1, Integrated Circuit Thermal Measurement Method - Electrical Test Method. 3.JESD51-12, Guidelines for Reporting and Using Electronic Package Thermal Information. 4.JESD51-13, Glossary of Thermal Measurement Terms and Definitions.
5.JESD51-14, Transient Dual Interface Test Method for the Measurement of Thermal Resistance Junction-to-Case of Semiconductor Devices with Heat Flow through a Single Path.
6.JESD51-50, Overview of Methodologies for the Thermal Measurement of Single- and Multi-Chip, Single- and Multi-PN-Junction Light-Emitting Diodes (LEDs). 7.JESD51-52, Guidelines for Combining CIE 127-2007 Total Flux Measurements with Thermal Measurements of LEDs with Exposed Cooling Surface. 8.JESD51-53, Terms, Definitions and Units Glossary for LED Thermal Testing. 9.CIE S 017/E:2011 ILV, International Lighting Vocabulary.
10.CIE 127:2007 Technical Report, Measurement of LEDs, ISBN 978 3 901 906 58 9. 11.MIL-STD-750D METHOD 3101.3, Thermal Impedance (Response) Testing of Diodes.
12.ANSI/IESNA IES Nomenclature Committee, IES RP-16-10, Nomenclature and
Definitions of for Illuminating Engineering, ISBN 978-0-87995-208-2
13.ANSI/IESNA IES-LM-80, Approved Method for Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources, ISBN 978-0-87995-227-3.
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Tj、热阻R?jx、正向电压VF（电流）IF、热功率PH、辐射光功率Popt、电功率Pel、光通?e、光效?e、温度敏感系数TSP、正向电压温度敏感系数SVF、K参数、加热电流IH、加热电流下测得的正向电压VH、测试电流IM、测试延迟时间tMD、测试电流下的初始电压VFi、测试电流下的稳态电压VFf。
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JESD51-51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：TJ?TJ0??TJ 绝对温度下 ；Tj0为绝对温度，?TJ为温差。 TJ?PH?R?JX?TX 环境参考温度TX下；PH为耗散功率，热阻。 热阻：R?JX?TJ?TX[?TJ]X? 结空气温度TX下的热阻 PHPH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
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；
图2 测试电路
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2) 按照测试电路所示，提供加热电流IH，经过tH时间至结温稳定，测量光通量
?e、辐射光功率Popt和正向电压VH；
3) 将开关拨到测试电流IM，经过延迟时间tMD（一般情况下小于50?s），记录
初始正向电压VFi；
（?VFf?VFi，4) 记录?V在对数时间表上至少测了50点/时，测试时间为tM，Ft）记录tM时间后的正向电压VFf； 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25C、55C、85C。
3.计算公式及误差分析 000VFf?VFi?IM??SVF?TJ???-TJ?0?? 测试电流下初始电压和稳态电压与结温关系式：结温变化公式：?TJ?TJ???-TJ?0?? ?VF1?K??VF，K? SVFSVF?K??VF ?PH 热阻计算公式：R?JX?VFi?TJ1,IM??VFf?TJ2,IM?SVF?(PH1?PH2) 热功率误差分析式：?PH?corr?IHVH?IMVFi??e?IH,TJ1?，（忽略IM?VFi和，由于忽视二者引起的误差小于1%）。 ?e?IH,TJ1?
误差分析后的热阻计算式为：R?JX?K（VFi?VFf）IHVH-IMVFi-?e(IH,TJ1) 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10mA左右，加热电流在350mA?1000mA之间；如果是蓝光或白光led，测
试电流在20mA 左右或者更大；且
IHIM要保证热功率的误差小于1%；
2) 将电流由加热电流IH切换至测试电流IM之后，应该经过tMD延迟时间，时间
长度一般为10?s-50?s；
3) 测试时间tM一般为30s-120s，为了保证led稳定，加热时间tH至少是测试
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时间的1.5倍，即tH?1.5tM，并且要求加入时间tH能保证光谱测试时间topt； 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0.1mV；
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0.5C；
8) 如果环境温度在5分钟内的变化低于0.5C，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；
00JESD51-51 第六章
参考文献
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