專利名稱：Led結(jié)溫測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電阻溫度系數(shù)的LED結(jié) 溫測試方法。
背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode)，又稱發(fā)光二極管，它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā) 光材料，通過電流注入，利用電子與空穴的復(fù)合將能量以光的形式釋放出來。LED照明具有 環(huán)境友好、節(jié)能以及長壽命等優(yōu)點，因此被認為是21世紀照明技術(shù)的革命。LED，特別是高 功率和高效LED可望廣泛應(yīng)用于平板顯示背光、路燈、全色顯示民用照明以及車燈等諸多 領(lǐng)域。通常LED在工作狀態(tài)下，由于自加熱可引起結(jié)溫(Junction Temperature)的顯著提 高，為確保LED長期高效工作，通過熱設(shè)計來控制結(jié)溫在適當(dāng)范圍內(nèi)是LED應(yīng)用的關(guān)鍵問 題。結(jié)溫作為衡量一個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，也是LED產(chǎn)品檢測中的主要考察對象。因此，準確測量LED的結(jié)溫具有重 要的實際意義。目前，測量LED結(jié)溫的方法主要有熱電壓法[EIA/JEDEC MandardJESD51_l]，液 晶陣列熱成像法[Phys Stat Sol (c) 1 Q004)對四]，微拉曼譜法[Phys. Matus Solidi, A 202 0005)824.]，發(fā)光光譜法[App 1. Phys. Lett. 89(2006) 101114]等，然而這些方法仍存 在諸多不足，如熱電壓法通過標定LED工作電流下的電壓隨溫度變化的關(guān)系，進而測量不 同工作狀態(tài)和散熱條件下的結(jié)溫，而如果工作電流發(fā)生改變，又需要重新標定；液晶陣列熱 成像法、微拉曼譜法、發(fā)光光譜法等對測試儀器的精度要求高，相關(guān)的設(shè)備昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于電阻溫度系數(shù)的LED結(jié)溫測試方法，其目的在于克服現(xiàn)有測 試方法的技術(shù)局限，使用成本較低的普通測試裝置簡單高效地取得LED結(jié)溫。本發(fā)明提供測試LED結(jié)溫的方法，基于LED電阻溫度系數(shù)在寬的工作電流范圍內(nèi) 維持穩(wěn)定的實驗發(fā)現(xiàn)，通過標定單個設(shè)定電流下的電阻溫度系數(shù)，實現(xiàn)任意工作電流(該 工作電流應(yīng)處于電阻溫度系數(shù)維持穩(wěn)定的電流范圍內(nèi))作用下LED結(jié)溫的測試。不同電 流下所測得的電阻和溫度的關(guān)系如圖2所示，結(jié)果表明在同一工作電流作用下，電阻和溫 度成很好的線性關(guān)系，測試的其他工作電流OmA、5mA、10mA、20mA、35mA、50mA、70mA、90mA、 115mA、140mA、170mA、230mA、290mA、350mA)下，電阻和溫度同樣成很好的線性關(guān)系(未附 圖)。不同電流下所測得的電阻溫度系數(shù)β如圖3所示，結(jié)果表明當(dāng)通入電流較小時，β 隨通入電流I的增加而增加，當(dāng)I達到115mA后，進一步增大I，β維持穩(wěn)定，在該穩(wěn)定范圍 內(nèi)，β在士 2.3%內(nèi)波動，因此β在該穩(wěn)定范圍內(nèi)的平均值^可作為測試結(jié)溫的依據(jù)。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，LED結(jié)溫測試方法，首先在設(shè)定工作狀態(tài)下對LED進行電阻溫度系數(shù)標定，取得電 阻溫度系數(shù)平均值g，然后利用所得的電阻溫度系數(shù)在實際工作狀態(tài)下對LED進行結(jié)溫測試，隨時間變化的LED結(jié)溫Tu根據(jù)STw =1； +(Rw -R、)^計算得到，其中Ttl為初始環(huán)境 溫度，為隨工作時間變化的LED電阻，Rlj0為通入工作電流瞬間的LED電阻。對LED電阻溫度系數(shù)標定包括以下步驟，1)將恒流電源、LED和標準電阻連接成閉合回路，標準電阻和LED兩端分別連接有 萬用表，恒流電源、萬用表均連接至計算機，封裝好的LED直接置于溫度可控的恒溫浴中， 恒溫浴的溫度由粘接在LED上的熱電偶測量，恒溫浴的變溫范圍為-10 110°C，控溫精度 士 0. rc ；2)設(shè)定恒溫浴溫度，計算機控制恒流電源通入設(shè)定電流，并通過萬用表實時采集 標準電阻上的電壓Vs和LED上的電壓\ ；3)根據(jù)串聯(lián)電路特征，計算LED電阻Rl,即Rl = (VlRs)As ；4)維持恒溫浴溫度，改變設(shè)定電流，重復(fù)步驟2)、3)；5)改變恒溫浴溫度，重復(fù)步驟2)、3)、4)，其中設(shè)定電流仍采用步驟2)、3)、4)中的 設(shè)定電流值。6)對通入同一設(shè)定電流，在不同恒溫浴溫度下測得的LED電阻作溫度-電阻圖，利 用線性擬合得到該LED在0°C時的電阻Ru和電阻相對于溫度變化的斜率α，計算出該電 流下的電阻溫度系數(shù)β，即β = α/Χ,。；7)對其它通入設(shè)定電流重復(fù)步驟6)；8)對通入的不同設(shè)定電流下獲得的電阻溫度系數(shù)作電阻溫度系數(shù)-電流圖，確 定電阻溫度系數(shù)達到穩(wěn)定的區(qū)域，對該區(qū)域內(nèi)所有測試電流下獲得的電阻溫度系數(shù)進行平 均，所得到的平均值0選為用于結(jié)溫測溫時的該LED工作狀態(tài)下的電阻溫度系數(shù)。實際工作狀態(tài)下的LED結(jié)溫測試包括以下步驟，1)將工作電源、LED和標準電阻連接成閉合回路，標準電阻和LED兩端分別連接有 萬用表，LED環(huán)境條件與實際工作狀態(tài)相同，測量初始環(huán)境溫度TO ；2)在電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)任意選定工作電流，通入該電流點亮LED，計算 機實時采集標準電阻上的電壓Vs和LED上的電壓Vu ；3)根據(jù)串聯(lián)電路特征，計算隨工作時間變化的LED電阻，即I^t= (VL,tRs)/Vs ；4)隨時間變化的LED的結(jié)溫Tu根據(jù)式Tw =T0+(Rl, -R^/時算得到，其中t ο為通入工作電流瞬間的LED電阻。本發(fā)明的優(yōu)點在于1.單次標定，即在寬的工作電流范圍內(nèi)，僅需任意選取某個 (或某幾個)電流標定出電阻溫度系數(shù)；2.操作簡單易行，可采用類似于常規(guī)電阻溫度傳感 器的操作過程；3.僅需常規(guī)的電測試裝置。


圖1為本發(fā)明標定LED電阻溫度系數(shù)和測試LED結(jié)溫所采用的電路圖；圖2為不同電流下電阻和溫度的關(guān)系示意圖；圖3為不同電流下所測得的電阻溫度系數(shù)β。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合圖示與具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明提供的LED結(jié)溫測試方法包括對LED電阻溫度系數(shù)標定和實際工作狀態(tài)下 的LED結(jié)溫測試，電路中包含一臺數(shù)字恒流電源、兩臺高精度數(shù)字萬用表、一臺標準電阻。1.對LED電阻溫度系數(shù)標定包括以下步驟，1)如圖1所示，將恒流電源、LED和標準電阻連接成閉合回路，標準電阻和LED兩 端分別連接有萬用表，恒流電源、萬用表均連接至計算機，封裝好的LED直接置于溫度可 控的恒溫浴中，恒溫浴的溫度由粘接在LED上的熱電偶測量，恒溫浴的變溫范圍為-10 110°C，控溫精度士0. rc ；2)設(shè)定恒溫浴溫度，計算機控制恒流電源通入設(shè)定電流，并通過萬用表實時采集 標準電阻上的電壓Vs和LED上的電壓\ ；3)根據(jù)串聯(lián)電路特征，計算LED電阻Rl,即Rl = (VlRs)As ；4)維持恒溫浴溫度，改變設(shè)定電流，重復(fù)步驟幻、3)；5)改變恒溫浴溫度，重復(fù)步驟2)、3)、4)，其中設(shè)定電流仍采用步驟2)、3)、4)中的 設(shè)定電流值。6)對通入同一設(shè)定電流，在不同恒溫浴溫度下測得的LED電阻作溫度-電阻圖，如 圖2所示，利用線性擬合得到該LED在0°C時的電阻Ru和電阻相對于溫度變化的斜率α， 計算出該電流下的電阻溫度系數(shù)β，即β = α /Rl,0 ；7)對其它通入設(shè)定電流重復(fù)步驟6)；8)對通入的不同設(shè)定電流下獲得的電阻溫度系數(shù)作電阻溫度系數(shù)-電流圖，如圖 3所示，確定電阻溫度系數(shù)達到穩(wěn)定的區(qū)域，對該區(qū)域內(nèi)所有測試電流下獲得的電阻溫度系 數(shù)進行平均，所得到的平均值〖選為用于結(jié)溫測溫時的該LED工作狀態(tài)下的電阻溫度系數(shù)。2.實際工作狀態(tài)下的LED結(jié)溫測試包括以下步驟，1)將工作電源、LED和標準電阻連接成閉合回路，標準電阻和LED兩端分別連接有 萬用表，LED環(huán)境條件與實際工作狀態(tài)相同，測量初始環(huán)境溫度Ttl ；2)在電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)任意選定工作電流，通入該電流點亮LED，計算 機實時采集標準電阻上的電壓Vs和LED上的電壓Vu ；3)根據(jù)串聯(lián)電路特征，計算隨工作時間變化的LED電阻，即I^t= (VL,tRs)/Vs ；4)隨時間變化的LED結(jié)溫 Υ, t根據(jù)式Tw = T0+(Rl, -R^。)/0計算得到，其中I^tl 為通入工作電流瞬間的LED電阻。本發(fā)明提供的測試方法僅需在寬的工作電流范圍內(nèi)任意選取某個(或某幾個)電 流標定出電阻溫度系數(shù)，僅需常規(guī)的電測試裝置，采用類似于常規(guī)電阻溫度傳感器的操作 過程，操作簡單易行。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
權(quán)利要求
1.LED結(jié)溫測試方法，其特征在于，首先在設(shè)定工作狀態(tài)下對LED進行電阻溫度系數(shù)標 定，取得電阻溫度系數(shù)平均值0，然后利用所得的電阻溫度系數(shù)在實際工作狀態(tài)下對LED進 行結(jié)溫測試，隨時間變化的LED結(jié)溫Tu根據(jù)式Tw =T。+(Rw -R」/斷算得到，其中Ttl為 初始環(huán)境溫度，Rl,t為隨工作時間變化的LED電阻，Rl,ο為通入工作電流瞬間的LED電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED結(jié)溫測試方法，其特征在于，對LED電阻溫度系數(shù)標定包 括以下步驟，1)將恒流電源、LED和標準電阻連接成閉合回路，標準電阻和LED兩端分別連接有萬用 表，封裝好的LED直接置于溫度可控的恒溫浴中；2)設(shè)定恒溫浴溫度，控制恒流電源通入設(shè)定電流，采集標準電阻上的電壓Vs和LED上 的電壓3)根據(jù)串聯(lián)電路特征，計算LED電阻&，即Rl= (VlRs)As ；4)維持恒溫浴溫度，改變設(shè)定電流，重復(fù)步驟幻、3)；5)改變恒溫浴溫度，重復(fù)步驟2)、3)、4)，其中設(shè)定電流仍采用步驟2)、3)、4)中的設(shè)定 電流值。6)對通入同一設(shè)定電流，在不同恒溫浴溫度下測得的LED電阻作溫度-電阻圖，利用線 性擬合得到該LED在0°C時的電阻Ru和電阻相對于溫度變化的斜率α，計算出該電流下 的電阻溫度系數(shù)β，SP β = α /RLj0 ；7)對其它通入設(shè)定電流重復(fù)步驟6)；8)對通入的不同設(shè)定電流下獲得的電阻溫度系數(shù)作電阻溫度系數(shù)-電流圖，確定電阻 溫度系數(shù)達到穩(wěn)定的區(qū)域，對該區(qū)域內(nèi)所有測試電流下獲得的電阻溫度系數(shù)進行平均，所 得到的平均值0選為用于結(jié)溫測溫時的該LED工作狀態(tài)下的電阻溫度系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED結(jié)溫測試方法，其特征在于，實際工作狀態(tài)下的LED結(jié)溫 測試包括以下步驟，1)將工作電源、LED和標準電阻連接成閉合回路，標準電阻和LED兩端分別連接有萬用 表，LED環(huán)境條件與實際工作狀態(tài)相同，測量初始環(huán)境溫度Ttl ；2)在電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)任意選定工作電流，通入該電流點亮LED，采集標準 電阻上的電壓Vs和LED上的電壓\’ t3)根據(jù)串聯(lián)電路特征，計算隨工作時間變化的LED電阻，即(VuRs)/Vs;4)隨時間變化的LED的結(jié)溫Tu根據(jù)式Tw= T0+(Rl, -R」/時算得到，其中‘為通 入工作電流瞬間的LED電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED結(jié)溫測試方法，其特征在于，步驟1)中，恒溫浴的溫度由 粘接在LED上的熱電偶測量，恒溫浴的變溫范圍為-10 110°C，控溫精度士0. 1°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的LED結(jié)溫測試方法，其特征在于，所述恒流電源、萬用表 均連接至計算機。
全文摘要
LED結(jié)溫測試方法，首先在設(shè)定工作狀態(tài)下對LED進行電阻溫度系數(shù)標定，取得電阻溫度系數(shù)平均值然后利用所得的電阻溫度系數(shù)在實際工作狀態(tài)下對LED進行結(jié)溫測試，隨時間變化的LED結(jié)溫TL，t根據(jù)式計算得到，其中T0為初始環(huán)境溫度，RL，t為隨工作時間變化的LED電阻，RL，0為通入工作電流瞬間的LED電阻。本發(fā)明提供的測試方法僅需在寬的工作電流范圍內(nèi)任意選取某個(或某幾個)電流標定出電阻溫度系數(shù)，僅需常規(guī)的電測試裝置，采用類似于常規(guī)電阻溫度傳感器的操作過程，操作簡單易行。
文檔編號G01K7/16GK102072783SQ20101054842
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者謝華清, 黎陽 申請人:上海第二工業(yè)大學(xué)