本发明专利技术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。本发明专利技术不要求准确测量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；本发明专利技术可以测量交流、脉冲等等任何形式的工作电流下LED的结温，适应性强；本发明专利技术可以通过增加测试时间，有效的控制结温测量的误差。
【技术实现步骤摘要】
一种用电桥测量LED结温的装置及其方法
本专利技术涉及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。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode)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口。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/JEDECstandardJESD51-1、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ThirdInternationalConferenceonSolidStateLighting,ProceedingsofSPIE2010.5187:93-99；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Thirdinternationalconferenceonsolidstatelighting,proceedingsofSPIE2010.5187:107-114；7、微拉曼谱法，所涉及的现有技术文献有Phys.Status.Solidi,A202(2005)824；8、中心波长法，所涉及的现有技术文献有MicroelectronicsReliability,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。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：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：UF(T2)＝UF(T1)+K(T2-T1)(1)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/℃。其测试步骤如下：(1)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：式中：U′2,U′1为环境温度为T′2,T′1时LED的结电压。测量时，一般要求T′2,T′1相差50℃以上，一般地，Is不大于5％的额定电流。(2)工作电流下LED结温的测量。首先，在测试电流Is下，测量LED两端的电压UF(T1)，由于Is很小，对LED的加热也很少，可以认为T1等于环境温度。然后，在工作温度下，将LED通电保持工作状态，达到热平衡时，断电使LED脱离工作状态，然后在10-5内接通定标电流，并测量正向电压UF(T2)。(3)根据公式(1)，计算出LED工作时的结温T2。很明显，电压法测量结温存在一个技术难点：在10-5秒内准确测量标定电流驱动下的电压。目前这个难点已经有解决方案，也有成型的设备，如杭州远方公司的TRA-200LED热阻结构分析系统(价格20万人民币)，但是价格较高。(原因是要使用快速、准确地数据采集装置，而这种装置价格较高)。
技术实现思路
针对现有技术中采用高速采样的方法得到电压，对采样速率、精度要求高，对系统的误差控制要求较高，致使符合条件的电压测试仪器比较贵的问题，本专利技术提供一种基于惠更斯电桥的、准确可靠、方便简洁的LED结温测量装置及方法，该装置使用成本较低，该方法通过电桥反复比较定标电流Is下LED两端的电压与精密电阻两端的电压，得到比较准确的UF(T2)，而不是直接高速采集得到UF(T2)，减小了技术难度，降低了仪器成本，并且使用方便，可简单高效地测量LED的结温。本专利技术的技术方案是：一种用惠更斯电桥测量LED结温的装置，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，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。进一步，所述LED连同灯座设置于恒温器上，两者热接触良好。进一步，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。进一步，所述直流电压放大器的放大倍数不小于103,最大输出为4V，输入电阻大于100KΩ。进一步，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，不展宽。进一步，所述LED阵列由正反连接，启动电压大于2.2V，小于5V。进一步，所述开关S和S/为快速转换开关，转换时间小于10-5s.(注，一般的半导体开关可以满足要求)一种用电桥测量LED结温的方法，包括如下步骤：(1)K的标定：闭合S1，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R1、R3两个可变电阻箱使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R1、R3两个可变电阻箱使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UF(T2)，根据公式计算出K；(2)工作电流下LED的结温测量：闭合S1，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，计算公式闭合S‘1，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S1接通时间999ms,然后断开，10-5秒内S‘1接通时间为1ms,然后如此反复(即：开关变换方式是S1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一直都亮，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阵列中两个LED均不亮，电桥平衡；此时，LED两端的电压计算公式为结温计算：结温本专利技术的有益效果是：1、本专利技术不要求准确测量10-5秒内LED两端电压，只本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，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。
【技术特征摘要】
1.一种用电桥测量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，惠更斯电桥由可变电阻R1、LED、可变电阻R3、可变电阻R2依次串联成闭合回路，可变电阻R1与可变电阻R2的连接端与电源E的正极相连，LED的负极端与可变电阻R3的连接端与电源E的负极相连，LED的负极端通过开关S‘1与工作电源U相连，惠更斯电桥导通与否受开关S1控制；可变电阻R1与LED的连接端以及可变电阻R2与可变电阻R3的连接端分别与直流电压放大器相连，直流电压放大器的输出端连接脉冲展宽电路，脉冲展宽电路的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103，最大输出为4V，输入电阻大于100KΩ。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，不展宽。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阵列由正向的LED和反向的LED连接组成，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S1和S‘1为快速转换开关，转换时间小于10‐5s。8.权利要求1至7中任意一项所述的一种用电桥测量LED结温的装置的测量LED结温的方法，包括如下步...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶丰，胡春香，朱锡芳，张燕，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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