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LED模塊的光電參數(shù)和檢測(cè)方法的現(xiàn)狀和改進(jìn)方法

作者: 時(shí)間:2012-03-09 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

     一、序言

    本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/231064.htm

      對(duì)于一個(gè)新興的產(chǎn)品,其產(chǎn)品自身的發(fā)展總是先于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和。雖然產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和不可能先于產(chǎn)品的研發(fā),但是,產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)盡可能地緊跟產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的進(jìn)度,因?yàn)楫a(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的制定過(guò)程本身就是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的回顧研討和小結(jié),只要條件基本成熟,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的制訂越及時(shí),就越能減少產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的盲目性。LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在,我們對(duì)LED照明產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的回顧、小結(jié)的時(shí)候已經(jīng)基本到來(lái)。

      二、和檢測(cè)方法的現(xiàn)狀和改進(jìn)方法

      1、傳統(tǒng)的的檢測(cè)方法

      目前傳統(tǒng)的的檢測(cè)方法主要有兩種,第一種是采用脈沖測(cè)量的方法,它是把照明LED模塊固定在測(cè)量裝置上(例如積分球的測(cè)量位置等),采用脈沖恒流電源與瞬時(shí)測(cè)量光譜儀的同步聯(lián)動(dòng),即對(duì)LED發(fā)出數(shù)十毫秒~數(shù)佰毫秒恒流的脈沖電流的同時(shí),同步打開(kāi)瞬時(shí)測(cè)量光譜儀器的快門,對(duì)LED發(fā)出的光參數(shù)(光通量、光色參數(shù)等)進(jìn)行快速檢測(cè),同時(shí),也同步采集LED的正向壓降和功率等參數(shù)。

      第二種檢測(cè)方法是把LED模塊安裝在檢測(cè)裝置上后,可能帶上一固定的散熱器(也可能具有基座控溫功能),給LED施加其聲稱的工作電流,受傳統(tǒng)的照明光源檢測(cè)方法的影響,也是等到LED達(dá)到熱平衡后再開(kāi)始測(cè)量它的。這種方法看似比較嚴(yán)密,但實(shí)際上,它的熱平衡條件和工作條件與此類LED裝入最終的照明器具中的狀態(tài)仍沒(méi)有好的關(guān)聯(lián)性,因此所測(cè)的與今后實(shí)際的應(yīng)用狀態(tài)的參數(shù)仍不具有可參比性。

      2、LED模塊測(cè)量方法的改進(jìn)

      眾所周知,LED的光、電參數(shù)特性與它的工作時(shí)的結(jié)溫密切相關(guān),同一個(gè)LED產(chǎn)品,結(jié)溫的不會(huì)造成這些參數(shù)的明顯不同,這也造成了同一個(gè)LED光、色、電參數(shù)測(cè)量結(jié)果的明顯不一致性,所以測(cè)量LED的光電參數(shù)首先應(yīng)考慮在設(shè)定的工作結(jié)溫的條件下來(lái)進(jìn)行。例如,目前我們大量采用的LED封裝方法和技術(shù),在LED的發(fā)光面前,都具有高分子硅膠加熒光粉的覆蓋層。

     ?。?)目前LED的結(jié)溫測(cè)量方法大概有

      1)、通過(guò)測(cè)量管腳溫度和芯片耗散功率和熱阻系數(shù)求得結(jié)溫。但是因?yàn)楹纳⒐β屎蜔嶙柘禂?shù)的不準(zhǔn)確,所以測(cè)量精度比較低。

      2)、紅外熱成像法,利用紅外非接觸溫度儀直接測(cè)量LED芯片的溫度,但要求被測(cè)器件處于未封裝的狀態(tài),另外對(duì)LED封裝材料折射率有特殊要求,否則無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量,測(cè)量精度比較低。

      3)、利用發(fā)光光譜峰位移測(cè)定結(jié)溫,也是一種非接觸的測(cè)量方法,直接從發(fā)光光譜確定禁帶寬度移動(dòng)技術(shù)來(lái)測(cè)量結(jié)溫,這一方法對(duì)光譜測(cè)試儀器分辨精度要求較高,發(fā)光峰位的精度測(cè)定難度較大,而光譜峰位移1納米的誤差變化就對(duì)應(yīng)著測(cè)量結(jié)溫約30度的變化,所以測(cè)量精度和重復(fù)性都比較低。

      4)、向列型液晶熱成像技術(shù),對(duì)儀器分辨率要求高,只能測(cè)量未封裝的單個(gè)裸芯片,不能測(cè)量封裝后的LED。

      5)、利用二極管PN結(jié)電壓與結(jié)溫的Vf-TJ關(guān)系曲線,來(lái)測(cè)量LED的結(jié)溫。

      從上述介紹的各種LED結(jié)溫的測(cè)量方法可看出,采用監(jiān)視二極管PN結(jié)電壓的變化來(lái)推算結(jié)溫的方法最具有可行性并且測(cè)量精度也最高,所以在很多集成IC電路中,為了檢測(cè)IC芯片的工作結(jié)溫,往往會(huì)刻出或值入1個(gè)或幾個(gè)二極管,通過(guò)測(cè)量其正向電壓降的變化來(lái)達(dá)到測(cè)量芯片結(jié)溫的目的。

     ?。?)目前國(guó)際上較先進(jìn)的Vf—TJ測(cè)量方法

      目前國(guó)際上先進(jìn)的Vf—TJ測(cè)量方法是把被測(cè)的LED連上引出線放入在硅油缸內(nèi),隨后加熱硅油缸使硅油的溫度達(dá)到140℃左右,隨后讓缸內(nèi)硅油自然冷卻,只要冷卻時(shí)硅油溫度下降的速度足夠慢,就可以認(rèn)為L(zhǎng)ED的結(jié)溫與LED的熱沉的溫度是基本一致的,在此過(guò)程中,根據(jù)所測(cè)的硅油溫度,每下降2℃~10℃時(shí)瞬時(shí)給LED輸入規(guī)定的電流脈沖,并測(cè)量其在這一溫度下的正向電壓降,把這一測(cè)量點(diǎn)的溫度和正向電壓降導(dǎo)入到電腦軟件的數(shù)據(jù)庫(kù),從140℃左右開(kāi)始,隨溫度的下降,每下降一個(gè)設(shè)定的等分溫度測(cè)量一次熱沉溫度和正向電壓降,一直測(cè)量到25℃左右,當(dāng)完成這一組測(cè)量數(shù)據(jù)并導(dǎo)入到電腦軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)后,由軟件產(chǎn)生一個(gè)Vf—TJ曲線。這一方法屬于在溫度下降時(shí)測(cè)量方法,對(duì)于測(cè)量來(lái)說(shuō)是可行的。

     ?。?)新的Vf—TJ檢測(cè)方法

      本機(jī)構(gòu)發(fā)明的檢測(cè)方法是采用溫度上升時(shí)的測(cè)量方法,采用電腦設(shè)定的PID(積分、微分加上加熱與不加熱時(shí)間比例控制)方法來(lái)加熱和控制硅油缸的溫度,即在硅油缸加熱的起始段,加熱時(shí)間與不加熱時(shí)間的比例是很小的,并且可調(diào),使硅油缸溫度上升速率能保證LED結(jié)溫、熱沉與硅油溫度的一致性,隨著硅油溫度的逐步上升,與室溫的溫差也隨之加大,此時(shí)PID加熱和控溫系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加大加熱時(shí)間與不加熱時(shí)間的比例。

    在每次升溫階段后,具有一個(gè)衡溫控制階段,即升溫階段和衡溫階段形成了階梯式控溫曲線。本測(cè)量裝置因?yàn)楣栌蜏囟壬仙乃俾蕩缀跻恢拢⑶覍?shí)行階梯式升溫和控溫,從而能保證在合理的溫度上升速率的條件下得到準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果,并且檢測(cè)時(shí)間(從25℃到140℃約為2.5個(gè)小時(shí)左右)能明顯低于目前國(guó)際上已有的檢測(cè)裝置的測(cè)量時(shí)間。

     ?。?)照明LED結(jié)溫測(cè)量及利用Vf—TJ關(guān)系曲線指導(dǎo)光、色、電參數(shù)的測(cè)量

      得到被測(cè)LED的Vf—TJ的曲線后,最重要的是用于定結(jié)溫條件下的光、色、電參數(shù)測(cè)量。檢測(cè)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。把被測(cè)LED固定到帶控溫/恒溫基座的積分球內(nèi),給LED通以工作電流,給LED燃點(diǎn)15~20分鐘基本達(dá)到穩(wěn)定后,快速切換到測(cè)量電流(即前面標(biāo)定Vf—TJ曲線的測(cè)量電流)用數(shù)毫秒時(shí)間快速測(cè)定被測(cè)LED的正向電壓Vf,通過(guò)與Vf—TJ曲線中設(shè)定結(jié)溫值對(duì)應(yīng)的Vf比較。當(dāng)被測(cè)LED在通過(guò)工作電流的情況下,其結(jié)溫達(dá)到目標(biāo)值(即達(dá)到目標(biāo)結(jié)溫值對(duì)應(yīng)的Vf值)且熱平衡后,系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)光譜儀測(cè)量光、色參數(shù)同時(shí)讀取其電參數(shù)。

    LED模塊的光電參數(shù)和檢測(cè)方法的現(xiàn)狀和改進(jìn)方法

     


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