一種非接觸式led整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED的結(jié)溫檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種不破壞LED整燈情況下測量其芯片結(jié)溫的檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管簡稱為LED，它的問世被譽為人類照明史上的一次革命，是未來發(fā)展的趨勢。結(jié)溫是影響LED燈具各項性能指標(如發(fā)光效率、色溫和顯色指數(shù)等)的主要因素，更是嚴重影響LED燈具可靠性和使用壽命的關(guān)鍵因素。由于整燈中LED芯片已被外殼完全固定和包裹，傳統(tǒng)的接觸式測試方式無法測量。若將整燈破壞取出芯片，則整燈將無法恢復(fù)，成本過高，且破壞了芯片的真實工作環(huán)境。因此有效、便捷、系統(tǒng)地測量LED燈具工作狀態(tài)下的熱性能參數(shù)，對于LED燈具的生產(chǎn)、應(yīng)用研發(fā)及其可靠性評估都有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)克服了無法測得整燈中LED芯片結(jié)溫的缺點。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0005]一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，包括探頭運動系統(tǒng)、光譜測量系統(tǒng)、電學(xué)測量系統(tǒng)、環(huán)境模擬系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)，所述環(huán)境模擬系統(tǒng)為一密閉恒溫箱體，箱體上設(shè)有鋼化玻璃觀察窗；所述探頭運動系統(tǒng)置于環(huán)境模擬系統(tǒng)箱體內(nèi)；所述電學(xué)測量系統(tǒng)同時連接環(huán)境模擬系統(tǒng)與數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)連接光譜測量系統(tǒng)；所述光譜測量系統(tǒng)與環(huán)境模擬系統(tǒng)連接；所述探頭運動系統(tǒng)包括萬能夾裝平臺和移動探頭，所述移動探頭固定于萬能夾裝平臺；所述光譜測量系統(tǒng)包括光纖和光譜儀，所述光纖和光譜儀相連；所述電學(xué)測量系統(tǒng)包括脈沖電源和電壓表，脈沖電源與電壓表并聯(lián)；所述光纖固定于移動探頭內(nèi)；所述電壓表通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)；所述光纖通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)。
[0006]進一步地，所述光譜測量系統(tǒng)帶有光闌結(jié)構(gòu)。
[0007]進一步地，所述電學(xué)測量系統(tǒng)通過導(dǎo)線和所述萬能夾裝平臺上的待測樣品進行電學(xué)連接。
[0008]進一步地，所述脈沖電源為所述萬能夾裝平臺上的待測樣品提供連續(xù)電流脈沖及連續(xù)恒定電流，脈沖電流的時間應(yīng)控制在微秒級別，占空比小于0.1%。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:相對于傳統(tǒng)測試方法，本發(fā)明可以極大地縮短LED結(jié)溫測量時間；測量精度高；采用非接觸式測量，對測試樣品不產(chǎn)生任何破壞；改變了傳統(tǒng)測試方法只能測試LED芯片、模組的局限，可對整燈可進行測試，應(yīng)用范圍廣闊。
【附圖說明】
[0010]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步地理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是本發(fā)明一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]如圖1所示的一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，包括探頭運動系統(tǒng)1、光譜測量系統(tǒng)2、電學(xué)測量系統(tǒng)3、環(huán)境模擬系統(tǒng)4和數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5等幾個部分。其中，探頭運動系統(tǒng)I包括萬能夾裝平臺6和移動探頭7 ;光譜測量系統(tǒng)2包括光纖8和光譜儀9 ；電學(xué)測量系統(tǒng)3包括脈沖電源10和電壓表11 ;光纖8固定于移動探頭7內(nèi)，可隨移動探頭7運動。電壓表11可將測得的數(shù)據(jù)通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5 ;光纖8和光譜儀9相連，光纖8測得的光學(xué)物理量經(jīng)過光譜儀9處理，所得數(shù)據(jù)通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5。
[0014]本實施例中，分別采用采用電學(xué)法、光學(xué)法，對LED整燈中芯片的結(jié)溫進行非接觸式測量的裝置。
[0015]I)電學(xué)法
[0016]電學(xué)法是利用LED的PN結(jié)電輸運的溫度效應(yīng)，通過測量工作電流下的正向電壓來測算結(jié)溫。PN結(jié)的溫度變化會引起LED兩端電壓的微小變化，在特定電流下LED的前向壓降Vf與LED芯片結(jié)溫Tj有相對穩(wěn)定的函數(shù)關(guān)系，通過測試多個不同溫度點下的電壓值，就可以標定Vf與Tj之間的關(guān)系曲線；再測得正常工作下的前向電壓值Vf'曲線中，即可得正常工作下的結(jié)溫Tj'。
[0017]具體實施步驟:
[0018]I)調(diào)節(jié)環(huán)境模擬系統(tǒng)4內(nèi)部的環(huán)境溫度恒定為某一溫度A，將待測的燈具樣品固定于萬能夾裝平臺6上，與脈沖電源10進行電學(xué)連接，暫不通入電流。根據(jù)樣品大小等待一定時間，直至可認為樣品內(nèi)芯片結(jié)溫為A。此時脈沖電源10輸入連續(xù)恒流脈沖，脈沖電流的時間應(yīng)控制在微秒級別，以盡量減少LED的自溫升，同時占空比設(shè)置小于0.1%，減小燈體長期工作升溫對測量帶來的影響，使其結(jié)溫依舊可被視為A。電壓表11測得樣品兩端的電壓值Vfl并通過采集卡將數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5。
[0019]2)保持電流不變，將環(huán)境模擬系統(tǒng)4內(nèi)部的環(huán)境溫度調(diào)至其他溫度，分別重復(fù)步驟(I)，數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5可得到不同溫度點所對應(yīng)的前向電壓值。
[0020]3)數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5將步驟⑴和⑵得到的結(jié)溫-電壓數(shù)據(jù)進行線性擬合，得到標定的結(jié)溫-電壓曲線。
[0021]4)待測試燈具冷卻至常溫后，脈沖電源10給樣品輸入恒定的額定工作電流，待樣品達到熱平衡后，電壓表11采集正常工作環(huán)境下燈具兩端的電壓Vf'，并通過采集卡將數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5。
[0022]5)數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5將Vf'代入步驟(3)標定的結(jié)溫-電壓曲線，即可計算出LED燈具的結(jié)溫Tj'。
[0023]2)光學(xué)法
[0024]光學(xué)法測量LED燈具結(jié)溫是基于半導(dǎo)體禁帶寬度溫度效應(yīng)導(dǎo)致發(fā)光波長移動的原理。溫度升高，禁帶能量變小，在發(fā)光光譜上其峰值部分就會出現(xiàn)紅移，因此，可以通過檢測白光LED發(fā)光光譜中藍光峰值波長的變化進而檢測結(jié)溫。
[0025]具體實施步驟:
[0026]I)調(diào)節(jié)環(huán)境模擬系統(tǒng)4內(nèi)部的環(huán)境溫度恒定為B，將待測的燈具樣品固定于萬能夾裝平臺6上，與脈沖電源10進行電學(xué)連接，暫不通入電流。根據(jù)樣品大小等待一定時間，直至可認為樣品內(nèi)芯片結(jié)溫為B。此時脈沖電源10輸入連續(xù)恒流脈沖，脈沖電流的時間應(yīng)控制在微秒級別，以盡量減少LED的自溫升，同時占空比設(shè)置小于0.1%，減小燈體長期工作升溫對測量帶來的影響，使其結(jié)溫依舊可被視為B。光纖8固定于移動探頭7內(nèi)，調(diào)節(jié)移動探頭7使得光纖8所測得的藍光峰值波長滿足實驗要求。此時鎖死移動探頭7，并通過采集卡將光纖8所測得的數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5。
[0027]2)保持電流不變，將環(huán)境模擬系統(tǒng)4內(nèi)部的環(huán)境溫度調(diào)至其他溫度，分別重復(fù)步驟(I)，數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5可得到不同溫度點所對應(yīng)的藍光峰值波長。
[0028]3)數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5將步驟(I)和⑵得到的結(jié)溫-藍光峰值波長數(shù)據(jù)進行線性擬合，得到標定的結(jié)溫-藍光峰值波長曲線。
[0029]4)待測試燈具冷卻至常溫后，脈沖電源10給樣品輸入恒定的額定工作電流，待樣品達到熱平衡后，光纖采集正常工作環(huán)境下藍光峰值波長，并通過采集卡將數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5。
[0030]5)數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)5將步驟(4)所得藍光峰值波長代入步驟(3)標定的結(jié)溫-藍光峰值波長中，即可計算出LED燈具的結(jié)溫Tj'。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點是:可以極大地縮短LED結(jié)溫測量時間；測量精度高；采用非接觸式測量，對測試樣品不產(chǎn)生任何破壞；改變了傳統(tǒng)測試方法只能測試LED芯片、模組的局限，可對整燈可進行測試，應(yīng)用范圍廣闊；可對多個樣品同時檢測，互不干擾，大大提高工作效率。
[0032]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，包括探頭運動系統(tǒng)、光譜測量系統(tǒng)、電學(xué)測量系統(tǒng)、環(huán)境模擬系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)，其特征在于:所述環(huán)境模擬系統(tǒng)為一密閉恒溫箱體，箱體上設(shè)有鋼化玻璃觀察窗； 所述探頭運動系統(tǒng)置于環(huán)境模擬系統(tǒng)箱體內(nèi)； 所述電學(xué)測量系統(tǒng)同時連接環(huán)境模擬系統(tǒng)與數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)； 所述數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)連接光譜測量系統(tǒng)； 所述光譜測量系統(tǒng)與環(huán)境模擬系統(tǒng)連接； 所述探頭運動系統(tǒng)包括萬能夾裝平臺和移動探頭，所述移動探頭固定于萬能夾裝平臺； 所述光譜測量系統(tǒng)包括光纖和光譜儀，所述光纖和光譜儀相連； 所述電學(xué)測量系統(tǒng)包括脈沖電源和電壓表，脈沖電源與電壓表并聯(lián)； 所述光纖固定于移動探頭內(nèi)； 所述電壓表通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)； 所述光纖通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，其特征在于:所述光譜測量系統(tǒng)帶有光闌結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，其特征在于:所述電學(xué)測量系統(tǒng)通過導(dǎo)線和所述萬能夾裝平臺上的待測樣品進行電學(xué)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，其特征在于:所述脈沖電源為所述萬能夾裝平臺上的待測樣品提供連續(xù)電流脈沖及連續(xù)恒定電流，脈沖電流的時間應(yīng)控制在微秒級別，占空比小于0.1 %。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非接觸式LED整燈結(jié)溫測量系統(tǒng)，電學(xué)測量系統(tǒng)同時連接環(huán)境模擬系統(tǒng)與數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)連接光譜測量系統(tǒng)；光譜測量系統(tǒng)與環(huán)境模擬系統(tǒng)連接；探頭運動系統(tǒng)包括萬能夾裝平臺和移動探頭，移動探頭固定于萬能夾裝平臺；光譜測量系統(tǒng)包括光纖和光譜儀，光纖和光譜儀相連；電學(xué)測量系統(tǒng)包括脈沖電源和電壓表，脈沖電源與電壓表并聯(lián)；光纖固定于移動探頭內(nèi)；電壓表通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)；光纖通過采集卡傳輸至數(shù)據(jù)控制處理系統(tǒng)。本發(fā)明可以極大縮短LED結(jié)溫測量時間，測量精度高；采用非接觸式測量，對測試樣品無任何破壞；改變了傳統(tǒng)測試方法只能測試LED芯片、模組的局限，可對整燈可進行測試，應(yīng)用范圍廣闊。
【IPC分類】G01K7-01, G01K11-00
【公開號】CN104729742
【申請?zhí)枴緾N201310732651
【發(fā)明人】周子焱
【申請人】中科科隆光電儀器設(shè)備無錫有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月21日