一種用電橋測量led結溫的裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種用電橋測量LED結溫的裝置及其方法。該裝置包括電源E和由可變電阻R1、可變電阻R2、可變電阻R3、LED組成的惠更斯電橋，還包括快速轉換開關S1和S‘1，電橋導通與否受開關S1控制，LED通過開關S‘1與工作電源相連，在電橋中間還連接有直流電壓放大器。該方法包括K的標定和工作電流下LED的結溫測量過程。本發明不要求準確測量10-5秒內LED兩端電壓，只需觀察電壓比較器示數是否為零，精確程度取決于電壓比較器的靈敏度，只要合理選擇電壓比較器，可以避免電壓脈沖等誤差的影響；本發明可以測量交流、脈沖等等任何形式的工作電流下LED的結溫，適應性強；本發明可以通過增加測試時間，有效的控制結溫測量的誤差。
【專利說明】-種用電橋測量LED結溫的裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及LED光電檢測方法，尤其涉及一種LED結溫的測量裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] LED(Light Emitting Diode)已被廣泛應用于信號指示、液晶背光源、顯示、通用 照明等領域。但是，LED自身的光電色特性和壽命與結溫密切相關。結溫升高會導致LED的 發光效率降低、壽命縮短。因此，如何快速、科學、方便地測量LED結溫就成為了問題的突破 □。
[0003] 目前，國內外標準推薦的LED結溫測量方法有：1、正向電壓法，所涉及的現 有技術文獻有 EIA/JEDEC standard JESD51-1、中國標準 200910198965. 5、中國專 利200920212653. 0、中國專利200910198965. 5 ;2、熱阻法，該方法是通過測量LED管 腳溫度和芯片散熱的熱功率，以及熱阻系數來確定結溫，測量中需要結合正向電壓法 來確定熱阻系數，所涉及的現有技術文獻有標準SJ/T11394-2009 ;3、基于光譜特性的 峰值波長法，所涉及的現有技術文獻有Third International Conference on Solid State Lighting，Proceedings of SPIE 2010. 5187:93-99 ;4、谷值波長法，所涉及的 現有技術文獻有光譜學與光譜分析，2013, 33 (1) : 36-39 ;5、輻射強度法，所涉及的現 有技術文獻有光電子?激光2009, 20 (8) :1053-1057 ;6、藍白比法，所涉及的現有技術 文獻有 Third international conference on solid state lighting, proceedings of SPIE 2010.5187:107-114 ;7、微拉曼譜法，所涉及的現有技術文獻有？1^8.3丨&七118· Solidi，A202(2005)824 ;8、中心波長法，所涉及的現有技術文獻有Microelectronics Reliability，2013, 53(5) :701-705 ;9、基于紅外輻射的液晶陣列熱成像法，所涉及的現有 技術文獻有 Phys. Stat. Sol (c) 1 (2004) 2429。
[0004] 電壓法測量結溫是目前結溫測量領域的"金標準"，被認為測量結果最可靠，其測 試原理和過程如下：
[0005] 正向電壓法是利用LED的PN結電輸運的溫度效應，通過測量測試電流Is下的正向 電壓來測算結溫。實驗和理論均表明，在恒定電流驅動下，LED兩端電壓隨結溫線性變化， 即：
[0006] Uf(T2) = Uf (T1)+K (T2-T1) (1)
[0007] 式中，Uf(T2) ,Uf(T1)分別為結溫在T2, T1時的LED正向電壓，K為電壓-溫度系數， 一般地，對于AlInGaP和InGaN這兩種發光材料，其K值約為-2mV/°C。其測試步驟如下：
[0008] (I)K值的測量。具體方法是，在選定測試電流Is，保持器件的PN結處于不同的恒 定溫度場中，測量不同結溫下器件正向電壓，計算出K。公式為 ：
【權利要求】
1. 一種用惠更斯電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：包括電源E和由可變電阻RU 可變電阻R2、可變電阻R3、LED組成的惠更斯電橋，還包括快速轉換開關Sl和SS，電橋導 通與否受開關Sl控制，LED通過開關SS與工作電源相連，在電橋中間還連接有直流電壓 放大器，其輸出端連接脈沖展寬器，其輸出端連接正向和反向連接的LED陣列。
2. 根據權利要求1所述的用電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：所述LED連同燈 座設置于恒溫器上，兩者熱接觸良好。
3. 根據權利要求2所述的用電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：所述LED外部還 設有用于防止環境熱流動對LED環境溫度的影響的玻璃罩。
4. 根據權利要求1所述的用電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：所述直流電壓放 大器的放大倍數不小于1〇3,最大輸出為4V，輸入電阻大于IOOKΩ。
5. 根據權利要求1所述的用電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：所述脈沖展寬器 能夠將900微秒到1100微秒的脈沖電壓，展寬為1秒的直流脈沖電壓，其他寬度的脈沖電 壓，不展覽。
6. 根據權利要求1所述的用電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：所述LED陣列由 正反連接，啟動電壓大于2. 2V、小于5V。
7. 根據權利要求1所述的用電橋測量LED結溫的裝置，其特征在于：所述開關S和Si1 為快速轉換開關，轉換時間小于l(T5s。
8. -種用電橋測量LED結溫的方法，包括如下步驟： (1)K的標定： 閉合Sl，調節R1和R2，使得流過LED的電流為測試電流Is，所述測試電流Is指小于額 定電流10 %的電流，此時流過LED的電流比較小，可以認為此時流過LED的電流對于LED結 溫的影響很小可以忽略不計，此時外界的環境溫度近似認為是LED的結溫； 設定恒溫器的溫度為T1，待熱平衡后，調節RUR3兩個可變電阻箱使LED陣列中兩個LED均不發光，表明電橋基本平衡，R3兩端的電壓就是LED兩端的電壓Uf(T1); 設定恒溫器的溫度為T2,待熱平衡后，調節RUR3兩個可變電阻箱使LED陣列中兩個 LED均不發光，即電橋平衡，R3兩端的電壓就是LED兩端的電壓tMT；)，Ι^(Γ2) = ^￡ ·· KZ Ui 根據公式K=Iy*計算出K; (2) 工作電流下LED的結溫測量： 閉合Sl，然后設定恒溫器溫度T3，調節可調電阻R3,使得通過LED電流為Is，調節R3使 得LED陣列中兩個LED不發光，即電橋平衡，測得LED兩端電壓為U1，計算公式= ^ : R2 閉合SS，同時斷開S1，在工作電源U的作用下，LED工作，設此時結溫即為待測結溫為T4;結溫測試開始：開關Sl接通時間999ms，然后斷開，KT5秒內SS接通時間為lms，然 后如此反復（即：開關變換方式是Sl接通999ms，然后接通S/11毫秒，然后接通S1999ms， 再接通S/11毫秒，如此反復），觀察LED陣列中LED的發光情況，如果正向安裝的LED亮， 而反向安裝的暗，增大R3,反之，減小R3.直到LED陣列中兩個LED均不亮為止，如果兩個 LED-直都亮，說明電壓誤差較大，應減小電壓誤差，或調整直流電壓放大器，使得LED陣列 Λ3 中兩個LED均不亮，電橋平衡；此時，LED兩端的電壓計算公式為IZ2 Jj-f/ 結溫計算：結溫F4 = Γ3?
【文檔編號】G01K11/00GK104316215SQ201410629774
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】饒豐, 胡春香, 朱錫芳, 張燕 申請人:常州工學院