LED çip, LED ışıklandırmanın temel bileşenidir. Çip sıcaklığı çok fazlaysa LED ömrü ve ışık kalitesi ciddi anlamda etkilenebilir.

Soğutucu nedir ve neden önemlidir?
Soğutucu birçok elektronik cihazın ortak bileşenidir. Bir cihaz tarafından oluşturulan sıcaklığı iletirken fazla ısınmayı önlemek için cihazın sıcaklığını azaltır.Soğutucular LED ışıklandırmanın ve özellikle LED çiplerinin önemli bir parçasıdır. Soğutucu, bu çiplerin sıcaklıklarının uygun aralıkta olmasını sağlayarak çipin ısı yayılımına yardımcı olur. LED çiplerinin üretim süreçlerindeki soğutucuları test etmek kaliteyi sağlamada büyük önem taşır.
Termal kameralar LED soğutucuları kontrol etmek için R&D işleminde kullanılabilir. Bir kameradan alınan okumalar üreticilerin materyal ve tasarımla ilgili olası sorunları bulmalarına ve soğutma kalitesini daha iyi analiz etme ve geliştirmelerine yardım edebilir.

LED çip sıcaklığı ve soğutucu arasındaki ilişki
Doğru şekilde çalışmaya devam edilmesi için LED çip sıcaklığı 102°C'yi geçmemelidir. Çip sıcaklığı arttıkça maalesef hizmet ömrü azalır. Yani, çip sıcaklığı çok yüksekse ve daha da kötüsü 120°C'yi geçiyorsa çipin hizmet ömrü kısalır. Bu yüzden, çip performansını ve hizmet kabiliyetini korumak için 120°C'nin altında kalınması önemlidir. Bu durum soğutucunun önemini vurgular;LED çipi soğutan şey soğutucudur. Soğutucu yoksa, kötü tasarlanmışsa veya uygun olmayan materyalden yapılmışsa, soğutucu ciddi anlamda etkilenir ve dolayısıyla LED hizmet ömrünün kısalması veya LED renginin değişimiyle sonuçlanır.

VAKA:
LED çiplerinin nasıl test edildiğini anlamak için büyük bir LED üreticisinin R&D departmanıyla çalıştık. Üretici, çip için bir ısı yayılımı şeması tasarlarken ısı yayılımı etkisinin ve soğutucu boyutunun ne kadar önemli olduğunu ifade etmiştir. Araştırma için altı tip soğutucu tasarlanmıştır.

Şekil 1'de gösterildiği üzere, sol alttan sağ üste doğru gittikçe soğutucu alanı büyür.Bu resimlerde aynı giriş gerilimi, akım ve aynı ışıklandırma süresi koşullarında aynı çip mevcuttur.

 ( Şekil 1)

Şekil 2'de üst orta konumdaki sıcaklık 48.1°C olup soğutucu boyutunun sıcaklık trendiyle uyumsuzdur. Normalde, tahmini değer 43°C - 44°C aralığında olmalıdır. Resimde sıcaklığın bu aralığın dışında olduğuna göre burada soğutucunun tasarımı veya materyal seçimiyle ilgili bir hata kusurlu olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca, görüntü, alan boyutuna ve sıcaklığa odaklanıp her birim alan için ısı yayılımını hesaplamak için de kullanılabilir. Bu örnekte, sağ üst köşedeki tasarımın en kötü ısı yayılımı etkisine sahip olduğu ve sol alt  köşede en iyi ısı yayılımı etkisinin olduğu açıkça görülmektedir.

  (Şekil.2)

Termal kameralardan önce bir LED çipin ısı yayılımı R&D'si sırasında sıcaklığı ölçmek için ne kullanılırdı?

Termal kameralar çıkmadan önce ısı yayılımı sırasında sıcaklığı ölçmek için en popüler yöntem olarak termokupl kullanılıyordu.
Şekil 3A'da, LED çipte (yuvarlak kısım) çubuk şeklinde bir soğutucu kullanılıyor. Şekil 3B'de ise  Fluke SmartView®   masaüstü raporlama ve analiz yazılımı ise farklı uzaklıklardaki sıcaklık dağılımı için doğrusal analiz gerçekleştirmede kulanılıyor.

   (Şekil-3A)                                                                                                                         (Şekil-3B)
 

Şekil-4A'da çubuk şeklinde bir soğutucuda segmentlere ayrılmış metal bantlar (soğutucuda mor renk) bulunur. Bu durum,segmentlerin sıcaklığının düşük emisivite nedeniyle düşük olmasına sebep olur. Bu grafikte (Şekil-4B) siyah dairelerle belirtilen yerler sıcaklığın düştüğü yerleri göstermektedir.

(Şekil-4A)                                                                                                      (Şekil-4B)

Test için termokupl kullanmanın dezavantajları nelerdir?

Termokuplda çok az sayıda kısıtlama vardır. Bir termokupl kullanmanın ilk dezavantajı, ölçüm yapmak için yüzeyle bağlantı kurulmasının gerekli olmasıdır. Bağlantı kurabilmek için tutkal kullanılarak soğutucunun üzerine yerleştirilmiş bir yüzey olması gereklidir ve tutkal sıcaklık değerini değiştirebilir. Buna ek olarak, bir termokupl kullanıldığında sadece nokta ölçümü alabilirsiniz. Bu da demek oluyor ki, soğutucunun sadece tek bir noktasında test yapılabilir ve bu tüm soğutucu için doğru bir değer sunmaz.