專利名稱：Led結溫測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬于LED設計與應用技術領域，特別涉及一種基于電阻溫度系數的LED結 溫測試方法。
背景技術：
LED (Light Emitting Diode)，又稱發(fā)光二極管，它是利用固體半導體芯片作為發(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世紀照明技術的革命。LED，特別是高 功率和高效LED可望廣泛應用于平板顯示背光、路燈、全色顯示民用照明以及車燈等諸多 領域。通常LED在工作狀態(tài)下，由于自加熱可引起結溫(Junction Temperature)的顯著提 高，為確保LED長期高效工作，通過熱設計來控制結溫在適當范圍內是LED應用的關鍵問 題。結溫作為衡量一個LED器件使用性能優(yōu)劣的重要參數，是LED器件工程應用中可靠性 測量的核心要素，也是LED產品檢測中的主要考察對象。因此，準確測量LED的結溫具有重 要的實際意義。目前，測量LED結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系，進而測量不 同工作狀態(tài)和散熱條件下的結溫，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，相關的設備昂貴。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種基于電阻溫度系數的LED結溫測試方法，其目的在于克服現有測 試方法的技術局限，使用成本較低的普通測試裝置簡單高效地取得LED結溫。本發(fā)明提供測試LED結溫的方法，基于LED電阻溫度系數在寬的工作電流范圍內 維持穩(wěn)定的實驗發(fā)現，通過標定單個設定電流下的電阻溫度系數，實現任意工作電流(該 工作電流應處于電阻溫度系數維持穩(wěn)定的電流范圍內)作用下LED結溫的測試。不同電 流下所測得的電阻和溫度的關系如圖2所示，結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系(未附 圖)。不同電流下所測得的電阻溫度系數β如圖3所示，結果表明當通入電流較小時，β 隨通入電流I的增加而增加，當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，β在士 2.3%內波動，因此β在該穩(wěn)定范圍內的平均值^可作為測試結溫的依據。本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案是，LED結溫測試方法，首先在設定工作狀態(tài)下對LED進行電阻溫度系數標定，取得電 阻溫度系數平均值g，然后利用所得的電阻溫度系數在實際工作狀態(tài)下對LED進行結溫測試，隨時間變化的LED結溫Tu根據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)設定恒溫浴溫度，計算機控制恒流電源通入設定電流，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)根據串聯電路特征，計算LED電阻Rl,即Rl = (VlRs)As ；4)維持恒溫浴溫度，改變設定電流，重復步驟2)、3)；5)改變恒溫浴溫度，重復步驟2)、3)、4)，其中設定電流仍采用步驟2)、3)、4)中的 設定電流值。6)對通入同一設定電流，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β，即β = α/Χ,。；7)對其它通入設定電流重復步驟6)；8)對通入的不同設定電流下獲得的電阻溫度系數作電阻溫度系數-電流圖，確 定電阻溫度系數達到穩(wěn)定的區(qū)域，對該區(qū)域內所有測試電流下獲得的電阻溫度系數進行平 均，所得到的平均值0選為用于結溫測溫時的該LED工作狀態(tài)下的電阻溫度系數。實際工作狀態(tài)下的LED結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)在電阻溫度系數穩(wěn)定的區(qū)域內任意選定工作電流，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)根據串聯電路特征，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的結溫Tu根據式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，僅需任意選取某個 (或某幾個)電流標定出電阻溫度系數；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電阻溫度系數和測試LED結溫所采用的電路圖；圖2為不同電流下電阻和溫度的關系示意圖；圖3為不同電流下所測得的電阻溫度系數β。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 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結溫測試方法包括對LED電阻溫度系數標定和實際工作狀態(tài)下 的LED結溫測試，電路中包含一臺數字恒流電源、兩臺高精度數字萬用表、一臺標準電阻。1.對LED電阻溫度系數標定包括以下步驟，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)設定恒溫浴溫度，計算機控制恒流電源通入設定電流，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)根據串聯電路特征，計算LED電阻Rl,即Rl = (VlRs)As ；4)維持恒溫浴溫度，改變設定電流，重復步驟幻、3)；5)改變恒溫浴溫度，重復步驟2)、3)、4)，其中設定電流仍采用步驟2)、3)、4)中的 設定電流值。6)對通入同一設定電流，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β，即β = α /Rl,0 ；7)對其它通入設定電流重復步驟6)；8)對通入的不同設定電流下獲得的電阻溫度系數作電阻溫度系數-電流圖，如圖 3所示，確定電阻溫度系數達到穩(wěn)定的區(qū)域，對該區(qū)域內所有測試電流下獲得的電阻溫度系 數進行平均，所得到的平均值〖選為用于結溫測溫時的該LED工作狀態(tài)下的電阻溫度系數。2.實際工作狀態(tài)下的LED結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)在電阻溫度系數穩(wěn)定的區(qū)域內任意選定工作電流，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)根據串聯電路特征，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結溫 Υ, t根據式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任意選取某個(或某幾個)電 流標定出電阻溫度系數，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 人員應該了解，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。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等同物界定。
權利要求
1.LED結溫測試方法，其特征在于，首先在設定工作狀態(tài)下對LED進行電阻溫度系數標 定，取得電阻溫度系數平均值0，然后利用所得的電阻溫度系數在實際工作狀態(tài)下對LED進 行結溫測試，隨時間變化的LED結溫Tu根據式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.根據權利要求1所述的LED結溫測試方法，其特征在于，對LED電阻溫度系數標定包 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)設定恒溫浴溫度，控制恒流電源通入設定電流，采集標準電阻上的電壓Vs和LED上 的電壓3)根據串聯電路特征，計算LED電阻&，即Rl= (VlRs)As ；4)維持恒溫浴溫度，改變設定電流，重復步驟幻、3)；5)改變恒溫浴溫度，重復步驟2)、3)、4)，其中設定電流仍采用步驟2)、3)、4)中的設定 電流值。6)對通入同一設定電流，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β，SP β = α /RLj0 ；7)對其它通入設定電流重復步驟6)；8)對通入的不同設定電流下獲得的電阻溫度系數作電阻溫度系數-電流圖，確定電阻 溫度系數達到穩(wěn)定的區(qū)域，對該區(qū)域內所有測試電流下獲得的電阻溫度系數進行平均，所 得到的平均值0選為用于結溫測溫時的該LED工作狀態(tài)下的電阻溫度系數。
3.根據權利要求1所述的LED結溫測試方法，其特征在于，實際工作狀態(tài)下的LED結溫 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)在電阻溫度系數穩(wěn)定的區(qū)域內任意選定工作電流，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)根據串聯電路特征，計算隨工作時間變化的LED電阻，即(VuRs)/Vs;4)隨時間變化的LED的結溫Tu根據式Tw= T0+(Rl, -R」/時算得到，其中‘為通 入工作電流瞬間的LED電阻。
4.根據權利要求2所述的LED結溫測試方法，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.根據權利要求2或3所述的LED結溫測試方法，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結溫測試方法，首先在設定工作狀態(tài)下對LED進行電阻溫度系數標定，取得電阻溫度系數平均值然后利用所得的電阻溫度系數在實際工作狀態(tài)下對LED進行結溫測試，隨時間變化的LED結溫TL，t根據式計算得到，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任意選取某個(或某幾個)電流標定出電阻溫度系數，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