一种用电桥测量led结温的装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种用电桥测量LED结温的装置及其方法。该装置包括电源E和由可变电阻R1、可变电阻R2、可变电阻R3、LED组成的惠更斯电桥，还包括快速转换开关S1和S‘1，电桥导通与否受开关S1控制，LED通过开关S‘1与工作电源相连，在电桥中间还连接有直流电压放大器。该方法包括K的标定和工作电流下LED的结温测量过程。本发明不要求准确测量10-5秒内LED两端电压，只需观察电压比较器示数是否为零，精确程度取决于电压比较器的灵敏度，只要合理选择电压比较器，可以避免电压脉冲等误差的影响；本发明可以测量交流、脉冲等等任何形式的工作电流下LED的结温，适应性强；本发明可以通过增加测试时间，有效的控制结温测量的误差。
【专利说明】-种用电桥测量LED结温的装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED光电检测方法，尤其涉及一种LED结温的测量装置及其方法。
【背景技术】
[0002] LED(Light Emitting Diode)已被广泛应用于信号指示、液晶背光源、显示、通用 照明等领域。但是，LED自身的光电色特性和寿命与结温密切相关。结温升高会导致LED的 发光效率降低、寿命缩短。因此，如何快速、科学、方便地测量LED结温就成为了问题的突破 □。
[0003] 目前，国内外标准推荐的LED结温测量方法有：1、正向电压法，所涉及的现 有技术文献有 EIA/JEDEC standard JESD51-1、中国标准 200910198965. 5、中国专 利200920212653. 0、中国专利200910198965. 5 ;2、热阻法，该方法是通过测量LED管 脚温度和芯片散热的热功率，以及热阻系数来确定结温，测量中需要结合正向电压法 来确定热阻系数，所涉及的现有技术文献有标准SJ/T11394-2009 ;3、基于光谱特性的 峰值波长法，所涉及的现有技术文献有Third International Conference on Solid State Lighting，Proceedings of SPIE 2010. 5187:93-99 ;4、谷值波长法，所涉及的 现有技术文献有光谱学与光谱分析，2013, 33 (1) : 36-39 ;5、辐射强度法，所涉及的现 有技术文献有光电子?激光2009, 20 (8) :1053-1057 ;6、蓝白比法，所涉及的现有技术 文献有 Third international conference on solid state lighting, proceedings of SPIE 2010.5187:107-114 ;7、微拉曼谱法，所涉及的现有技术文献有？1^8.3丨&七118· Solidi，A202(2005)824 ;8、中心波长法，所涉及的现有技术文献有Microelectronics Reliability，2013, 53(5) :701-705 ;9、基于红外辐射的液晶阵列热成像法，所涉及的现有 技术文献有 Phys. Stat. Sol (c) 1 (2004) 2429。
[0004] 电压法测量结温是目前结温测量领域的"金标准"，被认为测量结果最可靠，其测 试原理和过程如下：
[0005] 正向电压法是利用LED的PN结电输运的温度效应，通过测量测试电流Is下的正向 电压来测算结温。实验和理论均表明，在恒定电流驱动下，LED两端电压随结温线性变化， 即：
[0006] Uf(T2) = Uf (T1)+K (T2-T1) (1)
[0007] 式中，Uf(T2) ,Uf(T1)分别为结温在T2, T1时的LED正向电压，K为电压-温度系数， 一般地，对于AlInGaP和InGaN这两种发光材料，其K值约为-2mV/°C。其测试步骤如下：
[0008] (I)K值的测量。具体方法是，在选定测试电流Is，保持器件的PN结处于不同的恒 定温度场中，测量不同结温下器件正向电压，计算出K。公式为 ：
【权利要求】
1. 一种用惠更斯电桥测量LED结温的装置，其特征在于：包括电源E和由可变电阻RU 可变电阻R2、可变电阻R3、LED组成的惠更斯电桥，还包括快速转换开关Sl和SS，电桥导 通与否受开关Sl控制，LED通过开关SS与工作电源相连，在电桥中间还连接有直流电压 放大器，其输出端连接脉冲展宽器，其输出端连接正向和反向连接的LED阵列。
2. 根据权利要求1所述的用电桥测量LED结温的装置，其特征在于：所述LED连同灯 座设置于恒温器上，两者热接触良好。
3. 根据权利要求2所述的用电桥测量LED结温的装置，其特征在于：所述LED外部还 设有用于防止环境热流动对LED环境温度的影响的玻璃罩。
4. 根据权利要求1所述的用电桥测量LED结温的装置，其特征在于：所述直流电压放 大器的放大倍数不小于1〇3,最大输出为4V，输入电阻大于IOOKΩ。
5. 根据权利要求1所述的用电桥测量LED结温的装置，其特征在于：所述脉冲展宽器 能够将900微秒到1100微秒的脉冲电压，展宽为1秒的直流脉冲电压，其他宽度的脉冲电 压，不展览。
6. 根据权利要求1所述的用电桥测量LED结温的装置，其特征在于：所述LED阵列由 正反连接，启动电压大于2. 2V、小于5V。
7. 根据权利要求1所述的用电桥测量LED结温的装置，其特征在于：所述开关S和Si1 为快速转换开关，转换时间小于l(T5s。
8. -种用电桥测量LED结温的方法，包括如下步骤： (1)K的标定： 闭合Sl，调节R1和R2，使得流过LED的电流为测试电流Is，所述测试电流Is指小于额 定电流10 %的电流，此时流过LED的电流比较小，可以认为此时流过LED的电流对于LED结 温的影响很小可以忽略不计，此时外界的环境温度近似认为是LED的结温； 设定恒温器的温度为T1，待热平衡后，调节RUR3两个可变电阻箱使LED阵列中两个LED均不发光，表明电桥基本平衡，R3两端的电压就是LED两端的电压Uf(T1); 设定恒温器的温度为T2,待热平衡后，调节RUR3两个可变电阻箱使LED阵列中两个 LED均不发光，即电桥平衡，R3两端的电压就是LED两端的电压tMT；)，Ι^(Γ2) = ^￡ ·· KZ Ui 根据公式K=Iy*计算出K; (2) 工作电流下LED的结温测量： 闭合Sl，然后设定恒温器温度T3，调节可调电阻R3,使得通过LED电流为Is，调节R3使 得LED阵列中两个LED不发光，即电桥平衡，测得LED两端电压为U1，计算公式= ^ : R2 闭合SS，同时断开S1，在工作电源U的作用下，LED工作，设此时结温即为待测结温为T4;结温测试开始：开关Sl接通时间999ms，然后断开，KT5秒内SS接通时间为lms，然 后如此反复（即：开关变换方式是Sl接通999ms，然后接通S/11毫秒，然后接通S1999ms， 再接通S/11毫秒，如此反复），观察LED阵列中LED的发光情况，如果正向安装的LED亮， 而反向安装的暗，增大R3,反之，减小R3.直到LED阵列中两个LED均不亮为止，如果两个 LED-直都亮，说明电压误差较大，应减小电压误差，或调整直流电压放大器，使得LED阵列 Λ3 中两个LED均不亮，电桥平衡；此时，LED两端的电压计算公式为IZ2 Jj-f/ 结温计算：结温F4 = Γ3?
【文档编号】G01K11/00GK104316215SQ201410629774
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】饶丰, 胡春香, 朱锡芳, 张燕 申请人:常州工学院