功率型led热阻的测试装置及方法

文档序号:6225275阅读:278来源:国知局
功率型led热阻的测试装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种功率型LED的热阻测试装置,包括功率型LED、加热冷却单元、电源/测量单元、温度控制单元、光学参数测量单元和计算机;计算机用于控制电源/测量单元向功率型LED输出不同电流并测量对应的电功率;计算机通过控制温度控制单元控制加热冷却单元产生不同的温度值;光学参数测试单元用于采集功率型LED光学参数,并将该光学参数传输给计算机由计算机完成分析计算;电源/测量单元与加热冷却单元连接,用于配合计算机控制加热冷却单元产生不同的温度值。本发明采用一种新的测试功率型LED热阻方法,该方法通过获取效率-结温系数ke,热功率与电功率转换系数kh,以及LED外部散热器热阻Rhs来得到LED的热阻值,降低了测试成本,操作简单。
【专利说明】功率型LED热阻的测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电测试【技术领域】,具体涉及一种测试功率型LED热阻的测试方法。【背景技术】
[0002]功率型LED是半导体照明领域的核心器件,然而在LED正常工作中,有70%以上的电能转化为热能,使得LED芯片结温显著升高,严重影响LED的光电性能,造成光输出衰减、寿命减少、可靠性降低等。因此需要对功率型LED热阻等热特性参数进行准确快速的测试,为LED封装和热沉设计提供设计参数并进行有效的热管理。
[0003]目前国内外测量LED热学特性的方法主要有红外热成像法、光谱法、光功率法、管脚温度法和电学参数法。电学参数法是基于LED两端正向压降与结温呈线性关系,通过快速切换测量电流与加热电流时测量端电压的变化得到结温,进一步计算得到LED热阻。该方法不需要破坏LED封装结构,且测量精度高、速度快,是目前国际上通用的标准方法。但主要缺点是电流转换过程中热量损失造成热阻测试误差较大,另外检测PN结上正向电压的变化需要非常高精度的数据采集仪器,难以降低研发成本。

【发明内容】

[0004]鉴于此,本发明的目的是提供一种新的测试功率型LED热阻的方法及装置,采用该方法和装置能有效降低功率型LED热阻测试的系统成本,且操作简单,具有一定的工程应用价值。
[0005]本发明的目的之一是通过这样的技术方案实现的,功率型LED的热阻测试装置,包括功率型LED、加热冷却单元、电源/测量单元、温度控制单元、光学参数测量单元和计算机;
[0006]所述计算机用于控制电源/测量单元向功率型LED输出不同的电流并测量对应的电功率;
[0007]所述计算机通过控制温度控制单元控制加热冷却单元产生不同的温度值;
[0008]所述光学参数测试单元用于采集功率型LED的光学参数,并将该光学参数传输给计算机由计算机完成分析计算;
[0009]所述电源/测量单元与加热冷却单元连接,用于配合计算机控制加热冷却单元产生不同的温度值。
[0010]进一步,所述加热冷却单元包括依次连接的热沉、半导体热电制冷片和散热器;所述功率型LED设置在热沉上,所述半导体热电制冷片与温度控制单元连接。
[0011]进一步,所述光学参数测试单元为集光型参数测试单元,所述集光型光学参数测试单元包括集光装置和光探装置,所述功率型LED设置在集光装置的入光口处,所述光探测装置设置在集光装置的收光口处;所述集光装置为积分球,所述光探测装置为光度探头或辐射探头。
[0012]进一步,所述光学参数测试单元为非集光型参数测试单元,所述非集光型参数测试单元包括光探测装置,所述光探测装置设置在功率型LED光轴上;所述光探测装置为光度探头或辐射探头。
[0013]功率型LED的热阻测试方法,测量功率型LED光学参数对电功率变化关系,其中光学参数为总光通量、部分光通量、光照度、光功率、轴向光功率、轴向光照度、相对福射强度等参数中的任何一个,并对光学参数-电功率曲线进行最小二乘非线性拟合,得到光学参数极值处的电功率;功率型LED热阻与极值处电功率的函数关系式为式(1),进一步得到ke> kh和Rhs三个参数的值,即可得到功率型LED热阻Rj.。;
【权利要求】
1.功率型LED的热阻测试装置,其特征在于:包括功率型LED、加热冷却单元、电源/测量单元、温度控制单元、光学参数测量单元和计算机; 所述计算机用于控制电源/测量单元向功率型LED输出不同的电流并测量对应的电功率; 所述计算机通过控制温度控制单元控制加热冷却单元产生不同的温度值; 所述光学参数测试单元用于采集功率型LED的光学参数,并将该光学参数传输给计算机由计算机完成分析计算; 所述电源/测量单元与加热冷却单元连接,用于配合计算机控制加热冷却单元产生不同的温度值。
2.根据权利要求1所述的功率型LED的热阻测试装置,其特征在于:所述加热冷却单元包括依次连接的热沉、半导体热电制冷片和散热器;所述功率型LED设置在热沉上,所述半导体热电制冷片与温度控制单元连接。
3.根据权利要求1所述的功率型LED热阻测试装置,其特征在于:所述光学参数测试单元为集光型参数测试单元,所述集光型光学参数测试单元包括集光装置和光探装置,所述功率型LED设置在集光装置的入光口处,所述光探测装置设置在集光装置的收光口处;所述集光装置为积分球, 所述光探测装置为光度探头或辐射探头。
4.根据权利要求1所述的功率型LED热阻测试装置,其特征在于:所述光学参数测试单元为非集光型参数测试单元,所述非集光型参数测试单元包括光探测装置,所述光探测装置设置在功率型LED光轴上;所述光探测装置为光度探头或辐射探头。
5.功率型LED的热阻测试方法,其特征在于:测量功率型LED光学参数对电功率变化关系,其中光学参数为总光通量、部分光通量、光照度、光功率、轴向光功率、轴向光照度、相对辐射强度等参数中的任何一个,并对光学参数-电功率曲线进行最小二乘非线性拟合,得到光学参数极值处的电功率;功率型LED热阻与极值处电功率的函数关系式为式(1),进一步得到ke、kh和Rhs三个参数的值,即可得到功率型LED热阻Rje ;
6.根据权利要求6所述的功率型LED的热阻测试方法,其特征在于:获得Pdfflax的方法包括以下子步骤: 561:计算机控制电源/测量单元向功率型LED输出不同的电流,利用电源/测量单元测得不同注入电流下电功率Pd;同时利用光学参数测量单元测得光学参数匕,得到两者之间的关系曲线PtrPd ; 562:光学参数P。与电功率Pd符合式(2)关系:
Po 一 Ep0 [Pd+kekh (RJC+Rhs) Pd ] (2) 当光学参数Ptj极值时,电功率Pdmax可表述为式(3):
7.根据权利要求6所述的功率型LED的热阻测试方法,其特征在于:获得kh的方法包括以下子步骤: S71:计算机控制电源/测量单元向功率型LED输出额定工作电流,利用电源/测量单元测得额定电流下电功率Pd ;利用光学参数测量单元测得光功率,利用公式(4)得到热功率与电功率的转换系数kh;
8.根据权利要求6所述的功率型LED的热阻测试方法,其特征在于:获取的方法包括以下子步骤: 581:计算机控制电源/测量单元向功率型LED输出合适的工作电流,使得LED能点亮但是不产生明显的热效应;利用温度控制单元控制加热冷却单元产生不同的温度值;利用电源/测量单元测量不同温度下电功率Pd ;同时利用光学参数测量单元测得光学参数值匕,计算得到光参数-电功率效率E与结温L的关系曲线E-Tj ; 582:采用最小二乘原理对E-Tj曲线数据进行线性拟合,得到效率与结温的系数值ke ;
E = Ep0 [ I+ke (TrT0)] (5)其中E为光参数-电功率效率,Ep0为环境温度为Ttl时的光参数-电功率效率。
【文档编号】G01R31/44GK103926517SQ201410171198
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】刘显明, 赖伟, 陈伟民, 程星福 申请人:重庆大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1