[實用新型]基于脈沖法的LED結溫和照度測量裝置

有效

• 申請號: 201720397973.2
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN206638779U
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 陳乾
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型涉及一種LED結溫和照度測量裝置，尤其涉及一種基于脈沖法的LED結溫和照度測量裝置。

背景技術

發光二極管(Light Emitting Diode，LED)是一種半導體固體發光器件，以半導體芯片為發光材料，基本發光機理是當兩端加上正向電壓，半導體中的電子和空穴的輻射復合將一部分能量(10％～30％)轉化為光能，而無輻射復合產生的晶格振蕩將其余的能量(70％～90％)轉化為熱能。

上世紀90年代末，白光LED得到了迅猛發展，有望成為第4代照明用光源，與白熾燈、熒光燈等傳統照明光源的發光機理不同，LED屬于電致發光器件，其熱量不能輻射散熱，從而導致器件溫度過高，嚴重影響LED的光通量、壽命以及可靠性，并會導致LED發光紅移，尤其目前白光實現的方式是熒光粉加藍光芯片，其中熒光粉對溫度特別敏感，最終會引起波長的漂移，造成顏色不純等一系列問題。

據有關資料統計，LED大約70％的故障來自溫度過高。因此研究溫度對LED的影響有著重要的現實意義。研究溫度對LED的影響主要是研究LED的PN結溫度T_J對LED的影響。

如圖1所示，通常使用的都是經過封裝的LED，溫度傳感器的熱探頭至多能夠探測LED的表面溫度T_B，而無法探測到LED的PN結溫度。那么，如何能夠比較準確、快速的測量LED的結溫是研究其熱學特性的關鍵。

目前市場上所生產的研究LED熱學特性的儀器都是簡單的通過LED的表面溫度T_B來代替內部結溫，這對于大功率的LED顯然是不合理的，它忽略了正常工作時LED芯片溫度和表面溫度存在的溫度差。

目前測量LED結溫的方法包括電學參數法、管腳法、藍白比法、紅外熱成像法、光譜法等，其中電學參數法被認為是目前結溫測量最準確的方法而被廣泛采用。電學參數法又包括小電流K系數法和脈沖法，二者都是利用LED電壓與結溫的關系，通過測量電壓來求結溫。

目前，大量的測量儀器使用的電學參數法都是小電流K系數法。K系數的確定要考慮的因素有很多，小電流K系數法的局限性在于測試時必須首先將該LED從原來的線路中斷開，然后用專門的結溫測試電源。一方面測量步驟比較繁瑣；另一方面LED的結溫一般會在從原線路斷開和介入測量電路過程中有所變化，從而導致測量的誤差增加。

實用新型發明內容

發明目的：針對以上問題，本實用新型提出一種基于脈沖法的LED結溫和照度測量裝置。

技術方案：為實現上述設計目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種基于脈沖法的LED結溫和照度測量裝置，包括LED特性測試儀、熱特性溫控儀、激勵電源、照度檢測探頭和溫控測試臺。LED特性測試儀用于驅動LED并測量正向或反向電學特性；熱特性溫控儀用于設置加熱腔溫度；激勵電源用于為LED特性測試儀提供可調電源；照度檢測探頭用于檢測當前位置LED出射光的照度值；溫控測試臺包含加熱腔、溫度傳感器、待測LED和透明防風罩。

有益效果：本實用新型利用脈沖法測量大功率LED結溫，相比傳統的小電流K系數法更簡便，快捷，準確；能夠分別測量LED的結溫和器件的表面溫度，以及達到穩定狀態時兩者之間的熱阻；可以測量結溫和照度的關系。

本實用新型通過脈沖電流法對常見的大功率白光LED燈珠的結溫和器件表面溫度進行測量，能深入研究LED燈在升溫和降溫過程中結溫的變化規律，并給出結溫和表面溫度的關系，對工程技術領域中的LED結溫研究具有實際意義。

附圖說明

圖1是封裝的LED示意圖；

圖2是基于脈沖法的LED結溫和照度測量裝置示意圖；

圖3是LED在不同脈寬的脈沖電流下結溫隨時間的變化關系示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案作進一步的說明。

如圖1所示，常規封裝的LED芯片被包裹，其結溫T_J很難被測量，可用溫度傳感器測量的一般均為表面溫度T_B。當LED處于正常的工作狀態時，芯片和表面之間會存在溫度差和熱流。

如圖2所示基于脈沖法的LED結溫測量裝置包括LED特性測試儀A、熱特性溫控儀B、激勵電源C、照度檢測探頭和溫控測試臺D。