一種LED光電熱特性的測試系統及其應用的制作方法

本發明涉及一種led光電熱特性的測試系統及其應用，屬于led性能測試的技術領域。

背景技術：

與傳統光源相比，led具有諸多優勢，目前已成為最具前景的固體光源，并被廣泛應用于生產生活的各個領域。如何快速、準確的測試led在不同電熱條件下的光特性對led產業的飛速發展起著重要的作用，而對led結溫的測量，又是測試led光電熱特性的重要一環。

目前led結溫的測試方法主要包括管腳溫度法、紅外成像法、發光光譜峰位移法和電壓法。管腳溫度法需要測量管腳溫度和芯片耗散功率跟熱阻系數，因芯片耗散功率跟熱阻系數的不準確，測量精度比較低；紅外成像法只能測試未封裝的芯片，無法實現led器件的無損壞測量，同時紅外成像技術受被測led器件的光發射率、環境濕度等因素的影響，測試誤差較大；發光光譜峰位移法對光譜儀分辨精度要求較高，發光峰位的精度測定難度較大，測量精度和重復性都比較低；電壓法是在特定電流下，設定恒定的環境溫度，使led結溫等于環境溫度，根據led的正向壓降與led芯片溫度成線性關系，測量兩個溫度間隔大于50度的點的正向電壓，從而確定該led電壓與溫度的關系，電壓法可以實現對led器件結溫的非破壞性測試，但是其測量精確度有待進一步提高。

另外，現有技術中led測試系統的光學參數測量需要手動調節電流、電壓、溫度等各種參數，而且對led光學特性跟熱學特性的測量系統是分開的，各部分需要單獨測量，測量過程復雜。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種led光電熱特性的測試系統

本發明還提供一種利用上述測試系統進行led光電熱特性測試的方法。

發明概述：

本發明對led光學特性跟熱學特性的測量進行了整合，并利用計算機軟件對測試系統控制，在對led進行光電熱特性測量后，得到不同溫度下對應的led驅動電流、正向電壓關系，根據溫度與i/v曲線的關系，得出led光譜隨電流、電壓、溫度的變化關系并建立光電熱特性的整合模型。

本發明的技術方案為：

一種led光電熱特性的測試系統，包括計算機、電源模塊、電熱測試模塊和光學測試模塊；計算機分別用與電源模塊、電熱測試模塊和光學測試模塊連接；所述電源模塊還分別與電熱測試模塊和光學測試模塊連接。

根據本發明優選的，所述電源模塊包括電源電表和電源供應器；所述電熱測試模塊包括恒溫腔、加熱裝置和溫度控制器，恒溫腔內設置有led；所述光學測試模塊包括積分球和光譜儀；所述電源電表分別與計算機和led連接，計算機通過電源供應器與加熱裝置連接；所述溫度控制器分別與加熱裝置和計算機連接；所述積分球分別與光譜儀和led連接，所述光譜儀與計算機連接。在測量i/v與溫度的關系時，電源電表供給led脈沖電流，測量光譜時，電源電表供給led直流電流，并將測得的電流電壓數據發送給計算機；所述電源供應器與計算機連接，用于供給恒溫腔加熱裝置電源。恒溫腔用于保持led環境溫度的穩定，使led發光溫度與環境溫度相同；加熱裝置與溫度控制器相連，用于加熱恒溫腔中的溫度；溫度控制器與計算機、加熱裝置相連，用于設定加熱溫度，并向計算機發送恒溫腔的溫度數據。光譜儀用于測試led光譜及光功率，并向計算機發送光譜、光功率數據，供計算機做進一步的處理。

所述計算機用于發送和接收數據，設置溫度控制器的溫度及不同的led發光電壓、電流，并對接收到的數據進行處理，得出led在不同溫度下的i/v曲線，進而得出led的發光光譜圖隨led順向電壓、電流、溫度的變化關系并建立led光電熱特性模型；所述電源模塊用于供給led及其他測試模塊電源，并將不同的電流、電壓數據發送給計算機；所述的電熱測試模塊用于測量led在不同溫度下的i/v曲線關系，對led的發光溫度進行監控測量，使led發光受溫度的影響控制在設定范圍之內，并將收集到的數據發送到計算機處理；所述光學測試模塊用于測試led在不同i/v下的光譜，并將光譜數據發送到計算機處理。

進一步優選的，所述積分球上設置有led燈座。

根據本發明優選的，計算機通過信號線分別用與電源模塊、電熱測試模塊和光學測試模塊連接。

一種利用上述測試系統進行led光電熱特性測試的方法，包括步驟如下：

1、將標準光源放置于積分球的led燈座，接通標準光源的電源，對積分球進行校準；標準光源是指具有固定已知色溫的光源，用來校準積分球；

2、將led放入恒溫腔中，接通電源點亮led，測量led正向電壓-脈沖電流-led發光溫度-led光譜數據關系；

a1、設置恒溫腔溫度，待led發光溫度與恒溫腔溫度平衡后，所述電源電表供給led脈沖電流，測量電源電表發送的led正向電壓；依次增加脈沖電流的電流值，測量同一恒溫腔溫度下，不同脈沖電流對應的led正向電壓；設置下一個恒溫腔溫度；脈沖電流的條件下，led自身產生的發光溫度是可以忽略的。

a2、重復步驟a1直至達到恒溫腔溫度的上限，得到恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據關系；

a3、所述電源電表供給led恒定電流，led發出的光譜投入積分球內，光譜儀對不同時間點的led光譜數據進行測量，得到led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系；led發光會自身產生溫度，根據步驟a2中的電流、電壓、溫度關系，進行光學測試時，不需要恒溫腔的溫度，利用led發光產生的溫度，即可建立光電熱的模型。

a4、將步驟a3得到的led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系與步驟a2測得的恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據關系進行比對，以“led正向電壓/恒定電流”與“led正向電壓/脈沖電流”相等為橋梁，得到同一恒定電流下，不同led發光溫度對應的led光譜；

led發光溫度對應所述恒溫腔溫度，供給led恒定電流時，恒溫腔溫度的溫度值是led的發光溫度，led發光溫度是通過步驟a2中恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據確定的，即不同的溫度會有一個對應的電流/電壓；由于電壓法測溫度的時候是用的脈沖電流，所以led自發熱忽略；

a5、待led發光溫度降回室溫，增加供給led的恒定電流，恒定電流的增量為50ma；

a6、重復步驟a3-a5，直至led的恒定電流增加至700ma，根據步驟a4中得出的同一恒定電流下不同led發光溫度對應的led光譜，得到led正向電壓-脈沖電流-led發光溫度-led光譜的關系；

經過上述步驟后，得到led正向電壓-脈沖電流-led發光溫度-led光譜的關系，通過計算機軟件給定不同的電流、電壓值，即可得到對應的光譜。

根據本發明優選的，所述步驟a3中，所述光譜儀分別對led點亮后第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒、第30秒、第35秒、第40秒、第45秒、第50秒、第60秒、第120秒、第180秒、第240秒、第300秒、第1800秒的led光譜數據進行測量。

根據本發明優選的，所述恒溫腔溫度是指恒溫腔中用于測試led的溫度，恒溫腔溫度的溫度范圍為30℃～120℃。

根據本發明優選的，所述步驟a1中，依次增加脈沖電流值至150ma、200ma、250ma、300ma、350ma、400ma、450ma、500ma、550ma、600ma、650ma、700ma。

根據本發明優選的，所述步驟a1中，通過計算機設置恒溫腔溫度；下一個恒溫腔溫度比當前的恒溫腔溫度高20℃；通過計算機測量電源電表發送的led正向電壓；通過計算機測量同一恒溫腔溫度下，不同脈沖電流對應的led正向電壓。

根據本發明優選的，所述步驟a3中，計算機控制所述電源電表供給led恒定電流；計算機處理得到led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系；光譜儀對不同時間點的led光譜數據進行測量，并將led光譜數據發送給計算機進行處理，得到led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系；所述步驟a4中，計算機將步驟a3得到的led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系與步驟a2測得的恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據關系進行比對。

根據本發明優選的，所述步驟a5中，靜置10分鐘待led發光溫度降回室溫。

根據本發明優選的，所述步驟a1中，每次增加脈沖電流的電流值后靜置10分鐘，使led發光溫度與恒溫腔溫度平衡。

根據本發明優選的，所述步驟2中，測量led正向電壓-電流-led發光溫度-led光譜的關系通過自動測試模式實現：

b1、通過計算機設置恒溫腔溫度、待測led電屬性的電流最大值；

b2、計算機根據設置的恒溫腔溫度，待測led電屬性的電流最大值和電熱測試模塊、光學測試模塊返回的數據自動測量并記錄led電熱特性和光學特性；電熱模塊返回的數據包括，電熱模塊返回的通過led的電流、led的正向電壓和恒溫腔的溫度，所述光學測試模塊返回的數據包括，光學測試模塊返回的通過led的電流、led的發光光譜數據；電熱測試模塊測量結束且計算機做記錄后才測光學測試模塊，因此，電熱模塊返回的通過led的電流與光學測試模塊返回的通過led的電流是兩個階段內通過led的電流。

b3、對led電熱特性和光學特性進行整合得到led正向電壓-電流-led發光溫度-led光譜的關系。

進一步優選的，所述步驟b1中恒溫腔溫度為30℃～120℃，待測led電屬性的電流最大值為700ma。根據待測led所能承受電流最大值，設置led的電流最大值。

本發明的有益效果為：

1.本發明所述led光電熱特性的測試系統，通過計算機控制的電壓法準確測試led結溫的光電熱集成特性，能在不同的電流及電壓條件下，得出led的光電熱整合模型；僅提供驅動電流或者正向壓降，即可完整描述led的光電熱特性，得到led的光譜數據，實現對led器件光電熱特性的集成測試及不同光電熱條件下的led光譜預測；測試過程簡單、測量準確。

2.本發明所述led光電熱特性的測試系統，對電壓法進行了改進，對多個溫度及同一溫度下不同電流進行測量，從而得出更精確的溫度/電壓關系，提高了測試的準確性。

附圖說明

圖1為實施例1所述led光電熱特性的測試系統的結構示意圖；

圖2為實施例2所述led光電熱特性的測試系統的結構示意圖；

圖3為led光電熱特性測試的方法流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例和說明書附圖對本發明做進一步說明，但不限于此。

實施例1

如圖1所示。

一種led光電熱特性的測試系統，包括計算機、電源模塊、電熱測試模塊和光學測試模塊；計算機分別用與電源模塊、電熱測試模塊和光學測試模塊連接；所述電源模塊還分別與電熱測試模塊和光學測試模塊連接。

實施例2

如圖2所示。

如實施例1所述的led光電熱特性的測試系統，所不同的是，所述電源模塊包括電源電表和電源供應器；所述電熱測試模塊包括恒溫腔、加熱裝置和溫度控制器，恒溫腔內設置有led；所述光學測試模塊包括積分球和光譜儀；所述電源電表分別與計算機和led連接，計算機通過電源供應器與加熱裝置連接；所述溫度控制器分別與加熱裝置和計算機連接；所述積分球分別與光譜儀和led連接，所述光譜儀與計算機連接。在測量i/v與溫度的關系時，電源電表供給led脈沖電流，測量光譜時，電源電表供給led直流電流，并將測得的電流電壓數據發送給計算機；所述電源供應器與計算機連接，用于供給恒溫腔加熱裝置電源。恒溫腔用于保持led環境溫度的穩定，使led發光溫度與環境溫度相同；加熱裝置與溫度控制器相連，用于加熱恒溫腔中的溫度；溫度控制器與計算機、加熱裝置相連，用于設定加熱溫度，并向計算機發送恒溫腔的溫度數據。光譜儀用于測試led光譜及光功率，并向計算機發送光譜、光功率數據，供計算機做進一步的處理。

所述計算機用于發送和接收數據，設置溫度控制器的溫度及不同的led發光電壓、電流，并對接收到的數據進行處理，得出led在不同溫度下的i/v曲線，進而得出led的發光光譜圖隨led順向電壓、電流、溫度的變化關系并建立led光電熱特性模型；所述電源模塊用于供給led及其他測試模塊電源，并將不同的電流、電壓數據發送給計算機；所述的電熱測試模塊用于測量led在不同溫度下的i/v曲線關系，對led的發光溫度進行監控測量，使led發光受溫度的影響控制在設定范圍之內，并將收集到的數據發送到計算機處理；所述光學測試模塊用于測試led在不同i/v下的光譜，并將光譜數據發送到計算機處理。

實施例3

如實施例2所述的led光電熱特性的測試系統，所不同的是，所述積分球上設置有led燈座。

實施例4

如實施例1所述的led光電熱特性的測試系統，所不同的是，計算機通過信號線分別用與電源模塊、電熱測試模塊和光學測試模塊連接。

實施例5

如圖3所示。

一種利用實施例1-4任意一項所述測試系統進行led光電熱特性測試的方法，包括步驟如下：

1、將標準光源放置于積分球的led燈座，接通標準光源的電源，對積分球進行校準；標準光源是指具有固定已知色溫的光源，用來校準積分球；

2、將led放入恒溫腔中，接通電源點亮led，測量led正向電壓-脈沖電流-led發光溫度-led光譜數據關系；

a1、設置恒溫腔溫度，待led發光溫度與恒溫腔溫度平衡后，所述電源電表供給led脈沖電流，測量電源電表發送的led正向電壓；依次增加脈沖電流的電流值，測量同一恒溫腔溫度下，不同脈沖電流對應的led正向電壓；設置下一個恒溫腔溫度；脈沖電流的條件下，led自身產生的發光溫度是可以忽略的。

a2、重復步驟a1直至達到恒溫腔溫度的上限，得到恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據關系；

a3、所述電源電表供給led恒定電流，led發出的光譜投入積分球內，光譜儀對不同時間點的led光譜數據進行測量，得到led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系；led發光會自身產生溫度，根據步驟a2中的電流、電壓、溫度關系，進行光學測試時，不需要恒溫腔的溫度，利用led發光產生的溫度，即可建立光電熱的模型。

a4、將步驟a3得到的led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系與步驟a2測得的恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據關系進行比對，以“led正向電壓/恒定電流”與“led正向電壓/脈沖電流”相等為橋梁，得到同一恒定電流下，不同led發光溫度對應的led光譜；

led發光溫度對應所述恒溫腔溫度，供給led恒定電流時，恒溫腔溫度的溫度值是led的發光溫度，led發光溫度是通過步驟a2中恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據確定的，即不同的溫度會有一個對應的電流/電壓；由于電壓法測溫度的時候是用的脈沖電流，所以led自發熱忽略；

a5、待led發光溫度降回室溫，增加供給led的恒定電流，恒定電流的增量為50ma；

a6、重復步驟a3-a5，直至led的恒定電流增加至700ma，根據步驟a4中得出的同一恒定電流下不同led發光溫度對應的led光譜，得到led正向電壓-脈沖電流-led發光溫度-led光譜的關系；

經過上述步驟后，得到led正向電壓-脈沖電流-led發光溫度-led光譜的關系，通過計算機軟件給定不同的電流、電壓值，即可得到對應的光譜。

實施例6

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟a3中，所述光譜儀分別對led點亮后第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒、第30秒、第35秒、第40秒、第45秒、第50秒、第60秒、第120秒、第180秒、第240秒、第300秒、第1800秒的led光譜數據進行測量。

實施例7

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述恒溫腔溫度是指恒溫腔中用于測試led的溫度，恒溫腔溫度的溫度范圍為100℃。

實施例8

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟a1中，依次增加脈沖電流值至150ma、200ma、250ma、300ma、350ma、400ma、450ma、500ma、550ma、600ma、650ma、700ma。

實施例9

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟a1中，通過計算機設置恒溫腔溫度；下一個恒溫腔溫度比當前的恒溫腔溫度高20℃；通過計算機測量電源電表發送的led正向電壓；通過計算機測量同一恒溫腔溫度下，不同脈沖電流對應的led正向電壓。

實施例10

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟a3中，計算機控制所述電源電表供給led恒定電流；計算機處理得到led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系；光譜儀對不同時間點的led光譜數據進行測量，并將led光譜數據發送給計算機進行處理，得到led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系；所述步驟a4中，計算機將步驟a3得到的led光譜-led正向電壓/恒定電流的數據關系與步驟a2測得的恒溫腔溫度-led正向電壓/脈沖電流數據關系進行比對。

實施例11

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟a5中，靜置10分鐘待led發光溫度降回室溫。

實施例12

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟a1中，每次增加脈沖電流的電流值后靜置10分鐘，使led發光溫度與恒溫腔溫度平衡。

實施例13

如實施例5所述led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟2中，測量led正向電壓-電流-led發光溫度-led光譜的關系通過自動測試模式實現：

b1、通過計算機設置恒溫腔溫度、待測led電屬性的電流最大值；

b2、計算機根據設置的恒溫腔溫度，待測led電屬性的電流最大值和電熱測試模塊、光學測試模塊返回的數據自動測量并記錄led電熱特性和光學特性；電熱模塊返回的數據包括，電熱模塊返回的通過led的電流、led的正向電壓和恒溫腔的溫度，所述光學測試模塊返回的數據包括，光學測試模塊返回的通過led的電流、led的發光光譜數據；電熱測試模塊測量結束且計算機做記錄后才測光學測試模塊，因此，電熱模塊返回的通過led的電流與光學測試模塊返回的通過led的電流是兩個階段內通過led的電流。

b3、對led電熱特性和光學特性進行整合得到led正向電壓-電流-led發光溫度-led光譜的關系。

實施例14

如實施例13led光電熱特性測試的方法，所不同的是，所述步驟b1中恒溫腔溫度為100測led電屬性的電流最大值為700ma。根據待測led所能承受電流最大值，設置led的電流最大值。