專利名稱：一種非接觸式大功率led結(jié)溫測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明燈具領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法。
背景技術(shù)：
LED因其體積小、可靠性高、壽命長、效率高的優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被市場認(rèn)可并且越來越受到歡迎。在許多領(lǐng)域特別是半導(dǎo)體照明領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，然而LED器件的結(jié)溫檢測和散熱是一個(gè)突出的問題，也是LED應(yīng)用必須解決的難題。結(jié)溫作為衡量LED器件使用性能優(yōu)劣的重要參數(shù)，是LED器件工程應(yīng)用中可靠性測量的核心要素，準(zhǔn)確測量半導(dǎo)體LED的結(jié)溫具有重要的實(shí)際意義。目前，測量結(jié)溫的方法通常有以下幾種:1、正向電壓法:利用LED電輸運(yùn)的溫度效應(yīng)，在恒定電流的條件下，得到正向電壓與結(jié)溫的線性關(guān)系；2、管腳法:是利用LED的管腳溫度，通過耗散功率和熱阻系數(shù)求得結(jié)溫；3、藍(lán)白比法:是一種非接觸的測量方法，是利用白光LED電致發(fā)光光譜中藍(lán)光與白光的功率比值來測量結(jié)溫；4、紅外攝像法:是使用紅外測溫儀來表征器件表面溫度分布。在這些方法中，正向電壓法是目前最普遍使用的一種結(jié)溫測量方法，其具有非接觸、操作方便、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)采用測試電流的不同可將基于正向壓降的結(jié)溫測試方法分為小電流K系數(shù)法和脈沖大電流法。小電流K系數(shù)法利用LED電輸運(yùn)的溫度效應(yīng)，通過測量工作電流下的正向壓降來確定結(jié)溫。此法首先要測量LED在較小電流下(一般取IOmA)的K系數(shù)，然后使LED處于正常工作狀態(tài)，每隔一定的時(shí)間斷開電源，給LED —個(gè)測試小電流脈沖，測出LED的結(jié)電壓，根據(jù)LED結(jié)電壓的壓降和測試電流對應(yīng)的K系數(shù)來計(jì)算LED結(jié)溫。脈沖大電流法是通過給LED器件注入恒定的方波電流窄脈沖，脈沖的幅度與實(shí)際額定工作電流相等，分別測量該LED器件在不同溫度下的正向電壓，得到一定電流下正向電壓與溫度的敏感系數(shù)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只要測量LED在額定工作電流下的結(jié)電壓，利用溫度敏感系數(shù)即可測量出LED的結(jié)溫。脈沖大電流結(jié)溫測量時(shí)的測試電流為工作電流。因此，脈沖大電流結(jié)溫測試相比小電流測試更便于實(shí)際應(yīng)用，但在傳統(tǒng)的脈沖大電流結(jié)溫測量中溫度敏感系數(shù)測量時(shí)，為保持LED結(jié)溫不變，在LED兩端施加2 20us的脈沖工作電流，測量脈沖工作電流時(shí)的LED結(jié)電壓，但結(jié)電壓測量時(shí)對儀器的精度及采樣速度要求較高，且操作復(fù)雜，不便于實(shí)際使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其目的在于采用和傳統(tǒng)脈沖大電流結(jié)溫測試方法不同的結(jié)溫改變方法，LED結(jié)溫改變通過在LED兩端施加正常工作電流和改變熱沉溫度來實(shí)現(xiàn)，從而克服傳統(tǒng)脈沖大電流結(jié)溫測量方法操作復(fù)雜和對測量儀器精度、采樣速度要求高的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟:A、得到小電流時(shí)LED結(jié)電壓隨溫度變化的溫度敏感系數(shù)曲線；B、為LED提供正常工作電流，溫度平衡后測量LED結(jié)電壓；C、將正常工作電流迅速切換至小電流，利用小電流結(jié)溫測量方法測量此時(shí)LED結(jié)溫；D、擬合不同熱沉溫度時(shí)的LED結(jié)溫和結(jié)電壓，得到此電流下的LED溫度敏感系數(shù)；E、改變正常工作電流的數(shù)值，重復(fù)Bi，得到各工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)；F、實(shí)際工作狀態(tài)下，測得LED結(jié)電壓，根據(jù)該工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)即能得到此時(shí)LED結(jié)溫。其中小電流為5 10mA，正常工作電流為20(T350mA。本發(fā)明提出非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，通過在LED兩端施加正常工作電流和改變熱沉溫度來改變LED結(jié)溫，測得大電流、不同熱沉溫度下達(dá)到熱平衡時(shí)LED結(jié)電壓和LED結(jié)溫，建立不同熱沉溫度時(shí)LED結(jié)溫與結(jié)電壓間關(guān)系，通過擬合多個(gè)LED結(jié)溫和結(jié)電壓，就能得到溫度敏感系數(shù)。實(shí)際工作時(shí)，測得LED結(jié)電壓，根據(jù)該工作電流下的溫度敏感系數(shù)就能計(jì)算出結(jié)溫。該測量方法能很好避免常用大電流結(jié)溫測試方法中施加脈沖測試電流帶來的結(jié)電壓測試難題。本方法相比已有的大電流結(jié)溫測試方法操作更簡單，測量精度更高，易于實(shí)際使用。


圖1為本發(fā)明非接觸式大功率LED結(jié)溫測試所采用的電路框圖。圖2為本發(fā)明的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于了解，下面結(jié)合圖示與具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明提供的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法包括基于小電流的K系數(shù)測量和基于脈沖大電流的LED溫度敏感系數(shù)測量。如圖1所示，結(jié)溫測量電路包含一臺溫控裝置
1、一臺熱瞬態(tài)測試儀2、一臺個(gè)人計(jì)算機(jī)3。溫控裝置I用于控制熱瞬態(tài)測試儀2中的熱沉溫度，其溫控精度為±0.1°C，溫度控制范圍為20Π10 。熱瞬態(tài)測試儀2用于測量LED的熱特性。個(gè)人計(jì)算機(jī)3用于對溫控裝置I和熱瞬態(tài)測試儀2的控制。其中溫控裝置1、熱瞬態(tài)測試儀2和個(gè)人計(jì)算機(jī)3及其連接關(guān)系和工作原理均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。本發(fā)明提出的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，具體流程見圖2，其具體測試分析過程包括如下步驟:
A.利用基于小電流K系數(shù)測量方法，得到5mA測試電流時(shí)LED結(jié)電壓隨溫度變化的溫度敏感系數(shù)曲線。具體步驟包括:
1)將待測LED焊接在鋁基板上，然后將鋁基板固定在熱瞬態(tài)測試儀的熱沉上，在鋁基板和熱沉間涂抹導(dǎo)熱膠，保證鋁基板和熱沉間熱量的充分交換；
2)通過計(jì)算機(jī)將溫控裝置的溫度初始設(shè)定為25°C；
3)熱交換時(shí)間持續(xù)30分鐘左右，認(rèn)為30分鐘熱交換后LED的結(jié)溫和恒溫箱溫度相等，在LED兩端加上5mA測試電流，記錄該溫度時(shí)LED的正向電壓值；
4)將恒溫裝置溫度分別 設(shè)定為50°C、75°C，重復(fù)步驟3)；
5)利用最小二乘法對測得的溫度、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到5mA測試電流時(shí)LED結(jié)電壓隨溫度變化的溫度敏感系數(shù)曲線。B.為LED提供正常工作電流，溫度平衡后測量LED結(jié)電壓。具體步驟包括:
1)為LED提供工作電流，初始為350mA；
2)通過計(jì)算機(jī)將溫控裝置的熱沉溫度初始設(shè)定為20°C；
3)等待30min，讓LED和熱沉間達(dá)到熱平衡，測量并記錄LED結(jié)電壓；
C.將大電流迅速切換至5mA小電流，利用小電流結(jié)溫測量方法測量此時(shí)LED結(jié)溫。具體步驟包括:
1)將大電流迅速切換至5mA小電流，快速測量切換后LED的結(jié)電壓；
2)利用結(jié)電壓根據(jù)步驟A測得的5mA時(shí)溫度敏感系數(shù)曲線得到此時(shí)LED結(jié)溫，記錄LED結(jié)溫；
D.擬合不同熱沉溫度時(shí)的LED結(jié)溫和結(jié)電壓，得到此大電流下的LED溫度敏感系數(shù)。具體步驟包括:
1)將熱沉溫度依次設(shè)置為301:、401:、501:、601:、701:，重復(fù)步驟2、步驟3;
2)擬合不同熱沉溫度時(shí)的LED結(jié)溫和結(jié)電壓，得到此大電流下的LED溫度敏感系數(shù)，記錄該電流下的LED溫度敏感系數(shù)；
E.改變正常工作電流，依次設(shè)置為300mA、250mA、200mA，重復(fù)步驟Bi，得到不同工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)；
F.實(shí)際工作狀態(tài)下，測得LED結(jié)電壓，根據(jù)該工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)計(jì)算出此時(shí)LED的結(jié)溫。通過以上步驟可以對LED結(jié)溫測試，為半導(dǎo)體照度燈具的熱特性研究提供有效測試手段。以上對本發(fā)明所提供的一種非接觸大功率LED結(jié)溫測試方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟:A、得到小電流時(shí)LED結(jié)電壓隨溫度變化的溫度敏感系數(shù)曲線；B、為LED提供正常工作電流，溫度平衡后測量LED結(jié)電壓；C、將正常工作電流迅速切換至小電流，利用小電流結(jié)溫測量方法測量此時(shí)LED結(jié)溫；D、擬合不同熱沉溫度時(shí)的LED結(jié)溫和結(jié)電壓，得到此電流下的LED溫度敏感系數(shù)；E、改變正常工作電流的數(shù)值，重復(fù)Bi，得到各工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)；F、實(shí)際工作狀態(tài)下，測得LED結(jié)電壓，根據(jù)該工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)即能得到此時(shí)LED結(jié)溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于:其中小電流為5 10mA，正常工作電流為20(T350mA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于:步驟A為利用基于小電流K系數(shù)測量方法，得到5mA測試電流時(shí)LED的溫度敏感系數(shù)曲線，具體包括以下步驟: 1)將待測LED焊接在鋁基板上，然后將鋁基板固定在熱瞬態(tài)測試儀的熱沉上，在鋁基板和熱沉間涂抹導(dǎo)熱膠，保證鋁基板和熱沉間熱量的充分交換； 2)通過將溫控裝置的溫度初始設(shè)定為25°C； 3)熱交換時(shí)間持續(xù)30分鐘左右，認(rèn)為30分鐘熱交換后LED的結(jié)溫和恒溫箱溫度相等，在LED兩端加上5mA測試電流，記錄該溫度時(shí)LED的正向電壓值； 4)將溫控裝置溫度分別設(shè)定為50°C、75°C，重復(fù)步驟3)； 5)利用最小二乘法對測得的溫度、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到5mA測試電流時(shí)LED結(jié)電壓隨溫度變化的溫度敏感系數(shù)曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于:步驟B包括以下步驟: 1)為LED提供工作電流，初始為350mA； 2)將溫控裝置的熱沉溫度初始設(shè)定為20°C； 3)等待30min，讓LED和熱沉間達(dá)到熱平衡，測量并記錄LED結(jié)電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于:步驟C包括以下步驟: 1)將大電流迅速切換至5mA小電流，快速測量切換后LED的結(jié)電壓； 2)利用結(jié)電壓根據(jù)5mA時(shí)溫度敏感系數(shù)曲線得到此時(shí)LED結(jié)溫，記錄LED結(jié)溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于:步驟D包括以下步驟: 1)將熱沉溫度依次設(shè)置為301:、401:、501:、601:、701:，重復(fù)步驟8、步驟(:； 2)擬合不同熱沉溫度時(shí)的LED結(jié)溫和結(jié)電壓，得到此大電流下的LED溫度敏感系數(shù)，記錄該電流下的LED溫度敏感系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式大功率LED結(jié)溫測試方法，其特征在于:步驟E為改變正常工作電流，依次設(shè)置為300mA、250mA、200mA，重復(fù)步驟B、步驟C、步驟D，得到不同工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非接觸大功率LED結(jié)溫測試方法，該方法包含以下步驟A、得到小電流時(shí)LED結(jié)電壓隨溫度變化的溫度敏感系數(shù)曲線；B、為LED提供正常工作電流，溫度平衡后測量LED結(jié)電壓；C、將正常工作電流迅速切換至小電流，利用小電流結(jié)溫測量方法測量此時(shí)LED結(jié)溫；D、擬合不同熱沉溫度時(shí)的LED結(jié)溫和結(jié)電壓，得到此電流下的LED溫度敏感系數(shù)；E、改變正常工作電流的數(shù)值，重復(fù)B~D，得到各工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)；F、實(shí)際工作狀態(tài)下，測得LED結(jié)電壓，根據(jù)該工作電流下的LED溫度敏感系數(shù)即能得到此時(shí)LED結(jié)溫。本方法相比已有的大電流結(jié)溫測試方法操作更簡單，測量精度更高，易于實(shí)際使用。
文檔編號G01K11/00GK103162856SQ20111042586
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者曾慶兵, 冉劍 申請人:上海航空電器有限公司