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(diǎn)，被認(rèn)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(yīng)用于信號指示、LCD背光、顯示、通用照明等領(lǐng)域。伴隨著其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，LED的光衰成為ー個(gè)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(dǎo)體特性與溫度密切相關(guān)，隨著結(jié)溫的升高會導(dǎo)致LED的發(fā)光效率降低，壽命縮短。因 此如何快速、科學(xué)、方便的測量LED結(jié)溫就成為了問題的突破口。被認(rèn)為最準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)各個(gè)LED引腳上的壓降測量，這導(dǎo)致正向電壓法的應(yīng)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(yīng)關(guān)系，進(jìn)而預(yù)測光源的有效壽命。這種方法的優(yōu)點(diǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確性與方便性難以達(dá)到統(tǒng)ー的問題。為了實(shí)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(dāng)LED光源達(dá)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(fù)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(gè)波峰或波谷的相對光譜強(qiáng)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(yīng)的相對光譜參考值進(jìn)行最小ニ乘法擬合，得相對光譜強(qiáng)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(qiáng)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(shí)間下小電流驅(qū)動LED光源的自加熱可以忽略不計(jì)，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(jìn)行檢測獲得相應(yīng)的相對光譜強(qiáng)度，最終通過擬合獲得的相對光譜強(qiáng)度與LED結(jié)溫的相關(guān)性公式計(jì)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(diǎn)，可廣泛用于LED研發(fā)、生產(chǎn)等機(jī)構(gòu)，為解決LED結(jié)溫的測量提供了ー套簡單實(shí)用的技術(shù)方案。進(jìn)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(zhǔn)確性及峰值波長法的不接觸測量的特點(diǎn)。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(xué)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)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(dǎo)體禁帶寬度隨結(jié)溫而改變，導(dǎo)致LED芯片發(fā)光波長的紅移，從而導(dǎo)致其對熒光粉激發(fā)強(qiáng)度的改變，這些過程都對LED的相對光譜強(qiáng)度造成影響，從而使LED結(jié)溫與相對光譜強(qiáng)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(qiáng)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?yàn)橛尚‰娏魉a(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(yīng)的光譜強(qiáng)度進(jìn)行擬合，從而得到公式。再根據(jù)公式及測量的LED光源某個(gè)工作條件下的相對光譜強(qiáng)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(zhǔn)確性及峰值波長法的簡易性。相比峰值波長法，相對光譜強(qiáng)度與結(jié)溫存在良好的相關(guān)性且變化顯著，所以更準(zhǔn)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(dāng)LED光源4達(dá)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(fù)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(jìn)行分析，波谷(峰)處的相對光譜強(qiáng)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(qiáng)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(yīng)的相對光譜參考值進(jìn)行最小ニ乘法擬合，得相對光譜強(qiáng)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(lán)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(qiáng)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(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)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(dāng)LED光源(4)達(dá)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(fù)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(qiáng)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(yīng)的相對光譜參考值進(jìn)行最小ニ乘法擬合，得相對光譜強(qiáng)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(yīng)的相對光譜，選擇相對光譜中某個(gè)波峰或者波谷強(qiáng)度作為參照，利用小電流驅(qū)動時(shí)短暫時(shí)間下的恒溫箱溫度近似為此時(shí)結(jié)溫，來進(jìn)行二者關(guān)系的擬合，得出方程，再利用方程及實(shí)際工作狀態(tài)下的相對光譜強(qiáng)度反求出LED結(jié)溫，該方法擁有正向電壓法的準(zhǔn)確性及峰值波長法的不接觸測量的特點(diǎn)，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(xué)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(xué)