專利名稱：一種led結(jié)溫的測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED光電檢測方法，尤其涉及ー種LED結(jié)溫的測量裝置及方法。
背景技術(shù)：
LED (light emitting diode)具有體積小、壽命長、亮度高、節(jié)能高效等諸多優(yōu)點，被認為是取代白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈的第四代照明光源。已被廣泛應用于信號指示、LCD背光、顯示、通用照明等領(lǐng)域。伴隨著其應用領(lǐng)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(guān)的LED結(jié)溫顯得尤為重要。常用的LED結(jié)溫光電檢測方法是正向電壓法及峰值波長法。由于發(fā)光二極管自身的半導體特性與溫度密切相關(guān)，隨著結(jié)溫的升高會導致LED的發(fā)光效率降低，壽命縮短。因 此如何快速、科學、方便的測量LED結(jié)溫就成為了問題的突破口。被認為最準確的LED結(jié)溫測量方法是正向電壓法，但對于成品LED燈具而言，由于其燈具外殼材料等的限制，一般很難實現(xiàn)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(jié)溫，利用峰值波長與結(jié)溫的對應關(guān)系，進而預測光源的有效壽命。這種方法的優(yōu)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種準確可靠、方便簡潔的LED結(jié)溫的測量裝置及方法，可以解決現(xiàn)有結(jié)溫測量方法中準確性與方便性難以達到統(tǒng)ー的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案ー種LED結(jié)溫的測量裝置，包括恒溫箱、設(shè)置于恒溫箱內(nèi)的LED光源和積分球以及設(shè)置于恒溫箱外的光譜分析儀、電腦和用于產(chǎn)生小電流的驅(qū)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(qū)動電源以及LED光源分別與積分球相連。所述小電流指小于IOmA的電流。ー種LED結(jié)溫的測量方法，包括以下步驟I)將LED光源與積分球連接后共同置于恒溫箱中，然后將光譜分析儀與積分球連接；2)經(jīng)過步驟I)后設(shè)置恒溫箱溫度，當LED光源達到設(shè)置的恒溫箱溫度后調(diào)整驅(qū)動電源，使LED光源在小電流驅(qū)動下發(fā)光，然后用光譜分析儀檢測LED光源的相對光譜，由電腦記錄相對光譜的檢測結(jié)果；3)重復步驟2)，得到不同恒溫箱溫度下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)將恒溫箱溫度作為LED結(jié)溫，將恒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(jié)溫的關(guān)系公式；
6)測量正常工作下LED光源的相對光譜，采用與步驟4)相同的方法確定相對光譜參考值，然后利用步驟5)得到的關(guān)系公式求出LED結(jié)溫。所述小電流指小于IOmA的電流。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果本發(fā)明所述LED結(jié)溫的測量裝置及方法，根據(jù)LED結(jié)溫與相對光譜強度間存在相關(guān)性的原理，一方面通過恒溫箱控制LED光源的溫度，并在小電流驅(qū)動下使LED光源發(fā)光，在短暫時間下小電流驅(qū)動LED光源的自加熱可以忽略不計，因此可以用恒溫箱溫度近似LED結(jié)溫；另一方面，采用光譜分析儀對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(jié)溫的相關(guān)性公式計算LED結(jié)溫。本發(fā)明所述LED結(jié)溫的測量裝置及方法，具有誤差小、測量方便簡潔的優(yōu)點，可廣泛用于LED研發(fā)、生產(chǎn)等機構(gòu)，為解決LED結(jié)溫的測量提供了ー套簡單實用的技術(shù)方案。進ー步的本發(fā)明所述LED結(jié)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(jié)溫的高效快速測量及性能表征，優(yōu)化研究等提供
ー套科學方案。


圖I是本發(fā)明所述測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是相對光譜的檢測結(jié)果示意圖；圖3是擬合結(jié)果示意圖； 圖中驅(qū)動電源I，恒溫箱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(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。參見圖1，本發(fā)明所述LED結(jié)溫的測量裝置，包括恒溫箱2、設(shè)置于恒溫箱2內(nèi)的LED光源4和積分球3以及設(shè)置于恒溫箱2外的光譜分析儀5、電腦6和用于產(chǎn)生小電流的驅(qū)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(qū)動電源I以及LED光源4分別與積分球3相連，所述小電流指小于IOmA的電流。半導體禁帶寬度隨結(jié)溫而改變，導致LED芯片發(fā)光波長的紅移，從而導致其對熒光粉激發(fā)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(jié)溫與相對光譜強度間存在相關(guān)性。測量LED結(jié)溫，首先要對LED結(jié)溫建立公式，采用相對光譜強度與結(jié)溫間的關(guān)系建立公式；使用恒溫箱溫度代替LED結(jié)溫，是因為由小電流所產(chǎn)生的LED光源的自加熱過程很小，可忽略。多組數(shù)據(jù)所對應的光譜強度進行擬合，從而得到公式。再根據(jù)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(jié)溫，該方法結(jié)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(jié)溫存在良好的相關(guān)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連接后共同置于恒溫箱2中，然后將光譜分析儀5與積分球3連接；2)經(jīng)過步驟I)后設(shè)置恒溫箱溫度，當LED光源4達到設(shè)置的恒溫箱溫度后調(diào)整驅(qū)動電源1，使LED光源4在小電流驅(qū)動下發(fā)光，然后用光譜分析儀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(jié)果，所述小電流指小于IOmA的電流；3)改變恒溫箱溫度，重復步驟2)，得到不同恒溫箱溫度下LED光源4的相對光譜；4)對得到的檢測結(jié)果進行分析，波谷(峰)處的相對光譜強度對結(jié)溫變化較為敏感，參見圖2，選取相對光譜中與結(jié)溫變化相關(guān)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)將恒溫箱溫度近似作為LED結(jié)溫，將恒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(jié)溫的關(guān)系公式；6)測量正常工作下LED光源4的相對光譜，采用與步驟4)相同的方法確定相對光譜參考值，然后利用步驟5)得到的關(guān)系公式反向求出LED結(jié)溫。圖2是按上述方法測量的相對光譜數(shù)據(jù)；測試對象為傳統(tǒng)藍光芯片加YAG熒光粉，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(jié)溫。R2的數(shù)值接近I。以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.ー種LED結(jié)溫的測量裝置，其特征在于包括恒溫箱(2)、設(shè)置于恒溫箱(2)內(nèi)的LED光源(4)和積分球(3)以及設(shè)置于恒溫箱(2)外的光譜分析儀(5)、電腦(6)和用于產(chǎn)生小電流的驅(qū)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(qū)動電源(I)以及LED光源(4)分別與積分球(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種LED結(jié)溫的測量裝置，其特征在于所述小電流指小于IOmA的電流。
3.ー種LED結(jié)溫的測量方法，其特征在于包括以下步驟 1)將LED光源(4)與積分球(3)連接后共同置于恒溫箱(2)中，然后將光譜分析儀(5)與積分球(3)連接； 2)經(jīng)過步驟I)后設(shè)置恒溫箱溫度，當LED光源(4)達到設(shè)置的恒溫箱溫度后調(diào)整驅(qū)動電源(1)，使LED光源(4)在小電流驅(qū)動下發(fā)光，然后用光譜分析儀(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(jié)果； 3)重復步驟2)，得到不同恒溫箱溫度下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)將恒溫箱溫度作為LED結(jié)溫，將恒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(jié)溫的關(guān)系公式； 6)測量正常工作下LED光源(4)的相對光譜，采用與步驟4)相同的方法確定相對光譜參考值，然后利用步驟5)得到的關(guān)系公式求出LED結(jié)溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種LED結(jié)溫的測量方法，其特征在于所述小電流指小于IOmA的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED結(jié)溫的測量裝置及方法，主要是通過恒溫箱控制LED溫度，利用光譜分析系統(tǒng)得出其相對光譜，繼而得出不同溫度下，小電流驅(qū)動的LED結(jié)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(qū)動時短暫時間下的恒溫箱溫度近似為此時結(jié)溫，來進行二者關(guān)系的擬合，得出方程，再利用方程及實際工作狀態(tài)下的相對光譜強度反求出LED結(jié)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(jié)溫的高效快速測量及性能表征，優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2012年8月7日
發(fā)明者張方輝, 邱西振 申請人:陜西科技大學