MicReD製品スイート

T3Ster TeraLED

LED単体およびLEDソリッドステート照明(SSL)アレイの熱特性と光学特性の両方を測定/テスト/評価

業種別の適用事例

半導体が真空管の座を奪ったことを契機としてダイオードとトランジスタは電子産業界に大きな変革をもたらしたように、照明産業はLEDの登場によって大きく変化しました。

熱の観点からは、LEDをベースにした照明システムは電子システムに似ています。優れた性能と長寿命を実現するためにはジャンクション温度を低く抑えなければなりません。それに加えて今日のLEDは、電子業界と同じような限界に直面しています。より高出力輝度を求めた結果、パワー密度が高くなり、従来の熱管理ソリューションではもはや対応することは不可能です。

LEDの熱に関する問題は複雑です。これはLEDが光整流ではなく発光を主な役割としており、すべての発光特性がジャンクション温度に依存しているためです。さらに、自己発熱についてもLEDは通常の半導体デバイスとは異なります。

T3Ster TeraLEDは、LEDの熱問題に包括的に対処する独自のソリューションです。T3Sterと組み合わせると、最新のJEDEC規格(一般的なパワー半導体デバイスの場合はJEDEC JESD51-14、パワーLEDの場合はJEDEC JESD51-15とJESD51-52)に準拠した最先端のテスト手法が完成します。メンター・グラフィックスは、T3SterとT3Ster TeraLEDから得られた結果をFloTHERMやFloEFDに直接取り込んで熱シミュレーションを実行するという、業界でもめずらしいソリューションを提供しています。T3SterとT3Ster TeraLEDを使って取得したデータを基に作成したLEDモデルには光出力モデルが含まれており、FloEFD LEDモジュールを使ってホットルーメンの計算が可能です。LED製造チームとソリッドステート照明(SSL)製品開発チームの間でフィードバックをやり取りできるので、設計サイクルを短縮して、結果的に製品の早期市場投入が可能になります。

Osramでは、T3Ster過渡熱測定装置によって最適な高性能LEDの設計と製造を実現しました。表示する

航空宇宙/軍事

現在、すべての航空機とその計器類には一般的にLEDが使われています。LEDは消費電力が小さく、高効率で推定寿命が長いため高い信頼性と競争力に役立ちます。LEDの温度と性能は時間の経過とともに変化するため、どのような方法で熱を管理する場合であっても、LED性能の経年変化を理解しておくことは、用途に適したLEDを選択するうえで欠かせません。

航空機では、安全を確保し、維持費を抑えることにつながるため信頼性が決定的に重要です。この業界特有の厳格な要求を満たすにはLEDとサーマルインタフェースマテリアル(TIM)の詳細知識が必要です。

  • 実際のLEDの熱抵抗をJEDEC JESD51-51規格に基づいて主要設計パラメータとして提供
  • さまざまな熱インタフェースの実環境下での経年劣化とプロパティを調べるデファクトスタンダードな手法であるLEDの過渡熱測定と構造関数解析をサポート

自動車/運輸

自動車設計のなかで最も難しい作業の1つが照明設計です。照明器具は複雑な形状であっても、熱を正しく管理し、厳しい環境条件に耐えられなければなりません。加えて、自動車の維持費をできる限り低く抑えつつ安全性を確保するためには、照明器具の信頼性も非常に重要です。

ジャンクションから外気までの熱抵抗を可能な限り低く抑えることは設計作業の一側面にすぎません。信頼性の高いLEDを選び出すこと、実環境下のホットルーメンを予測することも重要です。LEDに特化した新しい熱試験規格があるとはいうものの、こうした情報を取得するのは簡単ではありません。このため、厳しい設計要件を満たす車載照明器具の設計にあたっては、メンター・グラフィックスのT3SterやT3Ster TeraLEDなどの実測テスタとシミュレーション手法を組み合わせてLEDのコンパクトサーマルモデル(CTM)を作成し、FloEFDを使ってホットルーメンを算出することが必要です。

  • シームレスなLEDの実測テスト(実際の熱抵抗と光出力特性の温度依存性の測定を含む)からLEDパッケージのCTM作成、数値流体力学(CFD)ベースの熱解析(ホットルーメン計算を含む)までシームレスに統合されたワークフロー
  • LEDのジャンクションからケースまでの熱抵抗をJEDEC JESD51-14、51-51、51-52(CIE 1227:2007)規格に基づいて測定
  • T3Ster-Masterソフトウェアで生成したLEDパッケージのCTMとT3Ster TeraLEDの結果処理ツール(T3Ster TeraLED View Measurement Results Postprocessing Tool)で処理したLED光出力モデルをエクスポートしてFloEFDのCFDシミュレーションに利用

コンシューマエレクトロニクス

テレビやスマートフォンなど現代のコンシューマエレクトロニクスにはLEDが使われています。高密度にLEDが搭載されている製品もめずらしくありません。製品寿命の期間を通じて消費者の期待に応えるためには、見た目の設計と熱設計の両方の要件を満たす必要があります。

したがって、ほかの分野の製品同様、部品レベルとシステムレベルの両方で熱特性を評価することが非常に重要です。メンター・グラフィックスのCFDシミュレーションツールとT3Ster製品ファミリを組み合わせると、システムレベルの熱試験、コンパクトサーマルモデル(CTM)の作成、モデルの検証が可能になります。

  • T3SterとT3Ster TeraLEDは、フラッシュライトやバックライトに使われるLEDの熱特性を包括的にテストする最適な組み合わせです。
  • T3Sterを使用して、LEDパッケージのCFD詳細モデルを検証できます。
  • 光出力結果を含むLEDパッケージのCTMモデルを用いて、均一光強度が求められるLEDベースの大画面スクリーンなどの設計(FloEFDによるホットルーメンの計算が必要)に役立ちます。こうしたCTMはT3SterとT3Ster TeraLEDのハードウェア/ソフトウェア製品ファミリを使って簡単に作成できます。
  • T3Sterによる測定後に構造関数を解析するという非破壊故障解析をLED寿命試験(LM80測定)中と試験後に実施することで、LEDダイアタッチの層剥離や基板(MCPCBなど)とはんだの剥離などの熱インタフェースでの劣化情報を得られます。

一般照明/街路灯

パワーLEDは一般照明と街路灯としてよく使われますが、LEDの熱的条件は厳しくなります。例えば、ダウンライトのようにLEDが深く埋めこまれていると周囲の空気の流れが阻害され、制限されます。街路灯であれば、厳しい外的環境下にあっても厳格な照明基準を満たさなくてはなりません。

したがって、使用するLEDの熱特性や温度依存性を詳しく把握しておくことが非常に重要です。一般照明や街路灯を設計する場合には一般的に、数値流体力学(CFD)解析を照明器具レベルで実施します。メンター・グラフィックスのT3Ster(過渡熱試験装置)とT3Ster TeraLED(LEDの光出力測定システム)を組み合わせて実測試験を実施し、適切にデータを処理すると、照明器具レベルの解析に適したLEDモデルを得られます。

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