有源阵列温度可以根据封装外部的热测量点、封装热阻、电功率和照明热负荷进行分析计算。以下公式展示了阵列温度与图 6-2 中的基准陶瓷温度 (TP1) 之间的关系:
方程式 1.
方程式 2.
方程式 3.
其中
- TARRAY = 计算得出的阵列温度 (°C)
- TCERAMIC = 在图 6-2 中的 TP1 位置测得的陶瓷温度 (°C)
- RARRAY–TO–CERAMIC = 阵列到热测试点 TP1 的 DMD 封装热阻 (°C/W)
- QARRAY = DMD 阵列上的总功率(电功率 + 吸收功率)(W)
- QELECTRICAL = DMD 的额定电功率耗散 (W)
- QILLUMINATION = 吸收的照明热负荷 (W)
- QINCIDENT = DMD 上的入射功率 (W)
DMD 吸收常数是有源阵列和阵列边框上的照明分布、入射角 (AOI)、系统 f 数和微镜工作状态的函数。“关闭”状态下的吸收常数高于“开启”状态下的吸收常数。针对微镜“开启”和“关闭”状态提供了用于计算吸收常数的公式。这些公式假设 AOI 为 29 度,系统光圈为 f/2.0,并考虑了光在有源阵列、POM 以及阵列边框的分布。
方程式 4. DMD Absorption Constant (OFF state) = 1.004 – 0.005235 × (% of light on ActiveArray + POM)
方程式 5. DMD Absorption Constant (ON state) = 1.004 – 0.007776 × (% of light on ActiveArray + POM)
DMD 的电功率耗散是可变的,取决于电压、数据速率和工作频率。
以下样本计算假设总入射光量的 10% 落在有源阵列和 POM 之外,并且微镜处于“关闭”状态。
- TCERAMIC = 50°C (measured)
- QINCIDENT = 10W (measured)
- DMD 吸收常数 = 1.004 – 0.005235 × 90 = 0.533
- QELECTRICAL = 0.5 W
- RARRAY–TO–CERAMIC = 2.6°C/W
- QARRAY = 0.5W + (0.533 × 10W) = 5.83W
- TARRAY = 50°C + (5.83W × 2.6°C/W) = 65.2°C
在设计 DMD 散热器解决方案时,从阵列到基准陶瓷温度的封装热阻(可使用热电偶位置 TP1 测定封装内的温升,如以下公式所示):
方程式 6. TARRAY-TO-CERAMIC = QARRAY × RARRAY–TO–CERAMIC