一種led結溫的測量裝置及方法
2024-01-19 13:26:15 2
專利名稱：一種led結溫的測量裝置及方法
技術領域：
本發明涉及LED光電檢測方法，尤其涉及ー種LED結溫的測量裝置及方法。
背景技術：
LED (light emitting diode)具有體積小、壽命長、亮度高、節能高效等諸多優點，被認為是取代白熾燈、螢光燈、高壓氣體放電燈的第四代照明光源。已被廣泛應用於信號指示、LCD背光、顯示、通用照明等領域。伴隨著其應用領域逐漸擴大，LED的光衰成為ー個突出問題，而與光衰及壽命息息相關的LED結溫顯得尤為重要。常用的LED結溫光電檢測方法是正向電壓法及峰值波長法。由於發光二極體自身的半導體特性與溫度密切相關，隨著結溫的升高會導致LED的發光效率降低，壽命縮短。因 此如何快速、科學、方便的測量LED結溫就成為了問題的突破口。被認為最準確的LED結溫測量方法是正向電壓法，但對於成品LED燈具而言，由於其燈具外殼材料等的限制，一般很難實現各個LED引腳上的壓降測量，這導致正向電壓法的應用受到諸多限制。Hong等提出了峰值波長法來確定LED的結溫，利用峰值波長與結溫的對應關係，進而預測光源的有效壽命。這種方法的優點是方便，非接觸，但是峰值波長的漂移十分渺小，引起了難以避免的誤差，所以其準確性不如正向電壓法。
發明內容
本發明的目的在於提供ー種準確可靠、方便簡潔的LED結溫的測量裝置及方法，可以解決現有結溫測量方法中準確性與方便性難以達到統ー的問題。為了實現上述目的，本發明採用了以下技術方案ー種LED結溫的測量裝置，包括恆溫箱、設置於恆溫箱內的LED光源和積分球以及設置於恆溫箱外的光譜分析儀、電腦和用於產生小電流的驅動電源，所述光譜分析儀的ー端與電腦相連，另一端與積分球相連，驅動電源以及LED光源分別與積分球相連。所述小電流指小於IOmA的電流。ー種LED結溫的測量方法，包括以下步驟I)將LED光源與積分球連接後共同置於恆溫箱中，然後將光譜分析儀與積分球連接；2)經過步驟I)後設置恆溫箱溫度，當LED光源達到設置的恆溫箱溫度後調整驅動電源，使LED光源在小電流驅動下發光，然後用光譜分析儀檢測LED光源的相對光譜，由電腦記錄相對光譜的檢測結果；3)重複步驟2)，得到不同恆溫箱溫度下LED光源的相對光譜；4)選取相對光譜中某個波峰或波谷的相對光譜強度作為LED光源的相對光譜參考值；5)將恆溫箱溫度作為LED結溫，將恆溫箱溫度以及對應的相對光譜參考值進行最小ニ乘法擬合，得相對光譜強度與LED結溫的關係公式；
6)測量正常工作下LED光源的相對光譜，採用與步驟4)相同的方法確定相對光譜參考值，然後利用步驟5)得到的關係公式求出LED結溫。所述小電流指小於IOmA的電流。本發明具有以下技術效果本發明所述LED結溫的測量裝置及方法，根據LED結溫與相對光譜強度間存在相關性的原理，一方面通過恆溫箱控制LED光源的溫度，並在小電流驅動下使LED光源發光，在短暫時間下小電流驅動LED光源的自加熱可以忽略不計，因此可以用恆溫箱溫度近似LED結溫；另一方面，採用光譜分析儀對LED光源的相對光譜進行檢測獲得相應的相對光譜強度，最終通過擬合獲得的相對光譜強度與LED結溫的相關性公式計算LED結溫。本發明所述LED結溫的測量裝置及方法，具有誤差小、測量方便簡潔的優點，可廣泛用於LED研發、生產等機構，為解決LED結溫的測量提供了ー套簡單實用的技術方案。進ー步的本發明所述LED結溫的測量裝置及方法擁有正向電壓法的準確性及峰值波長法的不接觸測量的特點。為LED結溫的高效快速測量及性能表徵，優化研究等提供
ー套科學方案。
圖I是本發明所述測量裝置的結構示意圖；圖2是相對光譜的檢測結果示意圖；圖3是擬合結果示意圖； 圖中驅動電源I，恆溫箱2，積分球3，LED光源4，光譜分析儀5，電腦6。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步說明。參見圖1，本發明所述LED結溫的測量裝置，包括恆溫箱2、設置於恆溫箱2內的LED光源4和積分球3以及設置於恆溫箱2外的光譜分析儀5、電腦6和用於產生小電流的驅動電源1，所述光譜分析儀5的一端與電腦6相連，另一端與積分球3相連，驅動電源I以及LED光源4分別與積分球3相連，所述小電流指小於IOmA的電流。半導體禁帶寬度隨結溫而改變，導致LED晶片發光波長的紅移，從而導致其對螢光粉激發強度的改變，這些過程都對LED的相對光譜強度造成影響，從而使LED結溫與相對光譜強度間存在相關性。測量LED結溫，首先要對LED結溫建立公式，採用相對光譜強度與結溫間的關係建立公式；使用恆溫箱溫度代替LED結溫，是因為由小電流所產生的LED光源的自加熱過程很小，可忽略。多組數據所對應的光譜強度進行擬合，從而得到公式。再根據公式及測量的LED光源某個工作條件下的相對光譜強度，便可方便的反求出其結溫，該方法結合了正向電壓法的準確性及峰值波長法的簡易性。相比峰值波長法，相對光譜強度與結溫存在良好的相關性且變化顯著，所以更準確。具體包括以下步驟I)將LED光源4與積分球3連接後共同置於恆溫箱2中，然後將光譜分析儀5與積分球3連接；2)經過步驟I)後設置恆溫箱溫度，當LED光源4達到設置的恆溫箱溫度後調整驅動電源1，使LED光源4在小電流驅動下發光，然後用光譜分析儀5檢測LED光源4的相對光譜，由電腦6記錄相對光譜的檢測結果，所述小電流指小於IOmA的電流；3)改變恆溫箱溫度，重複步驟2)，得到不同恆溫箱溫度下LED光源4的相對光譜；4)對得到的檢測結果進行分析，波谷(峰)處的相對光譜強度對結溫變化較為敏感，參見圖2，選取相對光譜中與結溫變化相關性最為敏感的波谷的相對光譜強度作為LED光源4的相對光譜參考值；
5)將恆溫箱溫度近似作為LED結溫，將恆溫箱溫度以及對應的相對光譜參考值進行最小ニ乘法擬合，得相對光譜強度與LED結溫的關係公式；6)測量正常工作下LED光源4的相對光譜，採用與步驟4)相同的方法確定相對光譜參考值，然後利用步驟5)得到的關係公式反向求出LED結溫。圖2是按上述方法測量的相對光譜數據；測試對象為傳統藍光晶片加YAG螢光粉，選取波谷為參考。擬合公式為
Ei=O. 0016Tj+0. 1337，R2=O. 9995，參見圖 3，其中，Ei 為相對光譜強度，Tj.為結溫。R2的數值接近I。以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案採取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.ー種LED結溫的測量裝置，其特徵在於包括恆溫箱(2)、設置於恆溫箱(2)內的LED光源(4)和積分球(3)以及設置於恆溫箱(2)外的光譜分析儀(5)、電腦(6)和用於產生小電流的驅動電源(1)，所述光譜分析儀(5)的一端與電腦(6)相連，另一端與積分球(3)相連，驅動電源(I)以及LED光源(4)分別與積分球(3)相連。
2.根據權利要求I所述ー種LED結溫的測量裝置，其特徵在於所述小電流指小於IOmA的電流。
3.ー種LED結溫的測量方法，其特徵在於包括以下步驟 1)將LED光源(4)與積分球(3)連接後共同置於恆溫箱(2)中，然後將光譜分析儀(5)與積分球(3)連接； 2)經過步驟I)後設置恆溫箱溫度，當LED光源(4)達到設置的恆溫箱溫度後調整驅動電源(1)，使LED光源(4)在小電流驅動下發光，然後用光譜分析儀(5)檢測LED光源(4)的相對光譜，由電腦(6)記錄相對光譜的檢測結果； 3)重複步驟2)，得到不同恆溫箱溫度下LED光源(4)的相對光譜； 4)選取相對光譜中某一波峰或波谷的相對光譜強度作為LED光源(4)的相對光譜參考值； 5)將恆溫箱溫度作為LED結溫，將恆溫箱溫度以及對應的相對光譜參考值進行最小ニ乘法擬合，得相對光譜強度與LED結溫的關係公式； 6)測量正常工作下LED光源(4)的相對光譜，採用與步驟4)相同的方法確定相對光譜參考值，然後利用步驟5)得到的關係公式求出LED結溫。
4.根據權利要求3所述ー種LED結溫的測量方法，其特徵在於所述小電流指小於IOmA的電流。
全文摘要
本發明提供一種LED結溫的測量裝置及方法，主要是通過恆溫箱控制LED溫度，利用光譜分析系統得出其相對光譜，繼而得出不同溫度下，小電流驅動的LED結溫所對應的相對光譜，選擇相對光譜中某個波峰或者波谷強度作為參照，利用小電流驅動時短暫時間下的恆溫箱溫度近似為此時結溫，來進行二者關係的擬合，得出方程，再利用方程及實際工作狀態下的相對光譜強度反求出LED結溫，該方法擁有正向電壓法的準確性及峰值波長法的不接觸測量的特點，為LED結溫的高效快速測量及性能表徵，優化研究等提供一套科學方案。
文檔編號G01K11/00GK102829890SQ20121027888
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月7日 優先權日2012年8月7日
發明者張方輝, 邱西振 申請人:陝西科技大學