CN102072783B - Led结温测试方法 - Google Patents

Led结温测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102072783B
CN102072783B CN201010548423A CN201010548423A CN102072783B CN 102072783 B CN102072783 B CN 102072783B CN 201010548423 A CN201010548423 A CN 201010548423A CN 201010548423 A CN201010548423 A CN 201010548423A CN 102072783 B CN102072783 B CN 102072783B
Authority
CN
China
Prior art keywords
led
temperature
resistance
coefficient
electrical resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010548423A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102072783A (zh
Inventor
谢华清
黎阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Polytechnic University
Original Assignee
Shanghai Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Polytechnic University filed Critical Shanghai Polytechnic University
Priority to CN201010548423A priority Critical patent/CN102072783B/zh
Publication of CN102072783A publication Critical patent/CN102072783A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102072783B publication Critical patent/CN102072783B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

LED结温测试方法，首先在设定工作状态下对LED进行电阻温度系数标定，取得电阻温度系数平均值
Figure DDA0000032853290000011
然后利用所得的电阻温度系数在实际工作状态下对LED进行结温测试，随时间变化的LED结温TL，t根据式
Figure DDA0000032853290000012
计算得到，其中T0为初始环境温度，RL，t为随工作时间变化的LED电阻，RL，0为通入工作电流瞬间的LED电阻。本发明提供的测试方法仅需在宽的工作电流范围内任意选取某个(或某几个)电流标定出电阻温度系数，仅需常规的电测试装置，采用类似于常规电阻温度传感器的操作过程，操作简单易行。

Description

LED结温测试方法
技术领域
本发明属于LED设计与应用技术领域，特别涉及一种基于电阻温度系数的LED结温测试方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)，又称发光二极管，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，通过电流注入，利用电子与空穴的复合将能量以光的形式释放出来。LED照明具有环境友好、节能以及长寿命等优点，因此被认为是21世纪照明技术的革命。LED，特别是高功率和高效LED可望广泛应用于平板显示背光、路灯、全色显示民用照明以及车灯等诸多领域。通常LED在工作状态下，由于自加热可引起结温(Junction Temperature)的显著提高，为确保LED长期高效工作，通过热设计来控制结温在适当范围内是LED应用的关键问题。结温作为衡量一个LED器件使用性能优劣的重要参数，是LED器件工程应用中可靠性测量的核心要素，也是LED产品检测中的主要考察对象。因此，准确测量LED的结温具有重要的实际意义。
目前，测量LED结温的方法主要有热电压法[EIA/JEDEC StandardJESD51-1]，液晶阵列热成像法[Phys Stat Sol(c)1(2004)2429]，微拉曼谱法[Phys.Status Solidi，A 202(2005)824.]，发光光谱法[Appl.Phys.Lett.89(2006)101114]等，然而这些方法仍存在诸多不足，如热电压法通过标定LED工作电流下的电压随温度变化的关系，进而测量不同工作状态和散热条件下的结温，而如果工作电流发生改变，又需要重新标定；液晶阵列热成像法、微拉曼谱法、发光光谱法等对测试仪器的精度要求高，相关的设备昂贵。
发明内容
本发明提出一种基于电阻温度系数的LED结温测试方法，其目的在于克服现有测试方法的技术局限，使用成本较低的普通测试装置简单高效地取得LED结温。
本发明提供测试LED结温的方法，基于LED电阻温度系数在宽的工作电流范围内维持稳定的实验发现，通过标定单个设定电流下的电阻温度系数，实现任意工作电流(该工作电流应处于电阻温度系数维持稳定的电流范围内)作用下LED结温的测试。不同电流下所测得的电阻和温度的关系如图2所示，结果表明在同一工作电流作用下，电阻和温度成很好的线性关系，测试的其他工作电流(2mA、5mA、10mA、20mA、35mA、50mA、70mA、90mA、115mA、140mA、170mA、230mA、290mA、350mA)下，电阻和温度同样成很好的线性关系(未附图)。不同电流下所测得的电阻温度系数β如图3所示，结果表明当通入电流较小时，β随通入电流I的增加而增加，当I达到115mA后，进一步增大I，β维持稳定，在该稳定范围内，β在±2.3％内波动，因此β在该稳定范围内的平均值
Figure BDA0000032853270000021
可作为测试结温的依据。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
LED结温测试方法，首先在设定工作状态下对LED进行电阻温度系数标定，取得电阻温度系数平均值
Figure BDA0000032853270000022
然后利用所得的电阻温度系数在实际工作状态下对LED进行结温测试，随时间变化的LED结温TL，t根据式
Figure BDA0000032853270000023
计算得到，其中T0为初始环境温度，RL，t为随工作时间变化的LED电阻，RL，0为通入工作电流瞬间的LED电阻。
对LED电阻温度系数标定包括以下步骤，
1)将恒流电源、LED和标准电阻连接成闭合回路，标准电阻和LED两端分别连接有万用表，恒流电源、万用表均连接至计算机，封装好的LED直接置于温度可控的恒温浴中，恒温浴的温度由粘接在LED上的热电偶测量，恒温浴的变温范围为-10～110℃，控温精度±0.1℃；
2)设定恒温浴温度，计算机控制恒流电源通入设定电流，并通过万用表实时采集标准电阻上的电压VS和LED上的电压VL；
3)根据串联电路特征，计算LED电阻RL，即RL＝(VLRS)/VS；
4)维持恒温浴温度，改变设定电流，重复步骤2)、3)；
5)改变恒温浴温度，重复步骤2)、3)、4)，其中设定电流仍采用步骤2)、3)、4)中的设定电流值。
6)对通入同一设定电流，在不同恒温浴温度下测得的LED电阻作温度-电阻图，利用线性拟合得到该LED在0℃时的电阻RL，0和电阻相对于温度变化的斜率α，计算出该电流下的电阻温度系数β，即β＝α/RL，0；
7)对其它通入设定电流重复步骤6)；
8)对通入的不同设定电流下获得的电阻温度系数作电阻温度系数-电流图，确定电阻温度系数达到稳定的区域，对该区域内所有测试电流下获得的电阻温度系数进行平均，所得到的平均值选为用于结温测温时的该LED工作状态下的电阻温度系数。
实际工作状态下的LED结温测试包括以下步骤，
1)将工作电源、LED和标准电阻连接成闭合回路，标准电阻和LED两端分别连接有万用表，LED环境条件与实际工作状态相同，测量初始环境温度T0；
2)在电阻温度系数稳定的区域内任意选定工作电流，通入该电流点亮LED，计算机实时采集标准电阻上的电压VS和LED上的电压VL，t；
3)根据串联电路特征，计算随工作时间变化的LED电阻RL，t，即RL，t＝(VL，tRS)/VS；
4)随时间变化的LED的结温TL，t根据式
Figure BDA0000032853270000032
计算得到，其中RL，0为通入工作电流瞬间的LED电阻。
本发明的优点在于：1.单次标定，即在宽的工作电流范围内，仅需任意选取某个(或某几个)电流标定出电阻温度系数；2.操作简单易行，可采用类似于常规电阻温度传感器的操作过程；3.仅需常规的电测试装置。
附图说明
图1为本发明标定LED电阻温度系数和测试LED结温所采用的电路图；
图2为不同电流下电阻和温度的关系示意图；
图3为不同电流下所测得的电阻温度系数β。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明提供的LED结温测试方法包括对LED电阻温度系数标定和实际工作状态下的LED结温测试，电路中包含一台数字恒流电源、两台高精度数字万用表、一台标准电阻。
1.对LED电阻温度系数标定包括以下步骤，
1)如图1所示，将恒流电源、LED和标准电阻连接成闭合回路，标准电阻和LED两端分别连接有万用表，恒流电源、万用表均连接至计算机，封装好的LED直接置于温度可控的恒温浴中，恒温浴的温度由粘接在LED上的热电偶测量，恒温浴的变温范围为-10～110℃，控温精度±0.1℃；
2)设定恒温浴温度，计算机控制恒流电源通入设定电流，并通过万用表实时采集标准电阻上的电压VS和LED上的电压VL；
3)根据串联电路特征，计算LED电阻RL，即RL＝(VLRS)/VS；
4)维持恒温浴温度，改变设定电流，重复步骤2)、3)；
5)改变恒温浴温度，重复步骤2)、3)、4)，其中设定电流仍采用步骤2)、3)、4)中的设定电流值。
6)对通入同一设定电流，在不同恒温浴温度下测得的LED电阻作温度-电阻图，如图2所示，利用线性拟合得到该LED在0℃时的电阻RL，0和电阻相对于温度变化的斜率α，计算出该电流下的电阻温度系数β，即β＝α/RL，0；
7)对其它通入设定电流重复步骤6)；
8)对通入的不同设定电流下获得的电阻温度系数作电阻温度系数-电流图，如图3所示，确定电阻温度系数达到稳定的区域，对该区域内所有测试电流下获得的电阻温度系数进行平均，所得到的平均值
Figure BDA0000032853270000041
选为用于结温测温时的该LED工作状态下的电阻温度系数。
2.实际工作状态下的LED结温测试包括以下步骤，
1)将工作电源、LED和标准电阻连接成闭合回路，标准电阻和LED两端分别连接有万用表，LED环境条件与实际工作状态相同，测量初始环境温度T0；
2)在电阻温度系数稳定的区域内任意选定工作电流，通入该电流点亮LED，计算机实时采集标准电阻上的电压VS和LED上的电压VL，t；
3)根据串联电路特征，计算随工作时间变化的LED电阻RL，t，即RL，t＝(VL，tRS)/VS；
4)随时间变化的LED结温TL，t根据式
Figure BDA0000032853270000051
计算得到，其中RL，0为通入工作电流瞬间的LED电阻。
本发明提供的测试方法仅需在宽的工作电流范围内任意选取某个(或某几个)电流标定出电阻温度系数，仅需常规的电测试装置，采用类似于常规电阻温度传感器的操作过程，操作简单易行。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.LED结温测试方法，其特征在于，首先在设定工作状态下对LED进行电阻温度系数标定，取得电阻温度系数平均值 
Figure FDA0000139829480000011
然后利用所得的电阻温度系数在实际工作状态下对LED进行结温测试，随时间变化的LED结温TL，t根据式 
Figure FDA0000139829480000012
计算得到，其中T0为初始环境温度，RL，t为随工作时间变化的LED电阻，RL，0为通入工作电流瞬间的LED电阻；
对LED电阻温度系数标定包括以下步骤，
1)将恒流电源、LED和标准电阻连接成闭合回路，标准电阻和LED两端分别连接有万用表，封装好的LED直接置于温度可控的恒温浴中；
2)设定恒温浴温度，控制恒流电源通入设定电流，采集标准电阻上的电压VS和LED上的电压VL；
3)根据串联电路特征，计算LED电阻RL，即RL＝(VLRS)/VS，所述RS为标准电阻的阻值；
4)维持恒温浴温度，改变设定电流，重复步骤2)、3)；
5)改变恒温浴温度，重复步骤2)、3)、4)，其中设定电流仍采用步骤2)、3)、4)中的设定电流值；
6)对通入同一设定电流，在不同恒温浴温度下测得的LED电阻作温度-电阻图，利用线性拟合得到该LED在0℃时的电阻RL，0和电阻相对于温度变化的斜率α，计算出该电流下的电阻温度系数β，即β＝α/RL，0；
7)对其它通入设定电流重复步骤6)；
8)对通入的不同设定电流下获得的电阻温度系数作电阻温度系数-电流图，确定电阻温度系数达到稳定的区域，对该区域内所有测试电流下获得的电阻温度系数进行平均，所得到的平均值 
Figure FDA0000139829480000013
选为用于结温测温时的该LED工作状态下的电阻温度系数。
2.根据权利要求1所述的LED结温测试方法，其特征在于，实际工作状态下的LED结温测试包括以下步骤，
1)将工作电源、LED和标准电阻连接成闭合回路，标准电阻和LED两端分别连接有万用表，LED环境条件与实际工作状态相同，测量初始环境温度 T0；
2)在电阻温度系数稳定的区域内任意选定工作电流，通入该电流点亮LED，采集标准电阻上的电压VS和LED上的电压VL，t；
3)根据串联电路特征，计算随工作时间变化的LED电阻RL，t，即RL，t＝(VL，tRS)/VS，所述RS为标准电阻的阻值；
4)随时间变化的LED的结温TL，t根据式 
Figure FDA0000139829480000021
计算得到，其中RL，0为通入工作电流瞬间的LED电阻。
3.根据权利要求1所述的LED结温测试方法，其特征在于，步骤1)中，恒温浴的温度由粘接在LED上的热电偶测量，恒温浴的变温范围为-10～110℃，控温精度±0.1℃。
4.根据权利要求1或2所述的LED结温测试方法，其特征在于，所述恒流电源、万用表均连接至计算机。 
CN201010548423A 2010-11-18 2010-11-18 Led结温测试方法 Expired - Fee Related CN102072783B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010548423A CN102072783B (zh) 2010-11-18 2010-11-18 Led结温测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010548423A CN102072783B (zh) 2010-11-18 2010-11-18 Led结温测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102072783A CN102072783A (zh) 2011-05-25
CN102072783B true CN102072783B (zh) 2012-08-29

Family

ID=44031416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010548423A Expired - Fee Related CN102072783B (zh) 2010-11-18 2010-11-18 Led结温测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102072783B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8927944B2 (en) * 2011-11-14 2015-01-06 Kla-Tencor Corporation High throughput hot testing method and system for high-brightness light-emitting diodes
CN103868613A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 青海天普太阳能科技有限公司 一种基于LabVIEW的LED结温测量方法
CN103217229B (zh) * 2013-03-26 2017-03-01 广东工业大学 一种发光二极管的结温测量方法及应用
WO2015096061A1 (zh) * 2013-12-25 2015-07-02 中国科学院微电子研究所 一种半导体器件的结温测试方法
CN203869783U (zh) * 2014-01-29 2014-10-08 上海力兹照明电气有限公司 一种低成本、高精度led结点温度测量仪器
CN104765907B (zh) * 2015-03-04 2017-09-15 苏州大学 Led器件的结温温度和热功率的预测方法
CN105868439B (zh) * 2016-03-22 2019-04-05 深圳市赛尔美电子科技有限公司 一种电阻丝阻值拟合方法
CN109596962A (zh) * 2018-11-27 2019-04-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Led灯的结温测试方法
CN109828193B (zh) * 2019-01-28 2020-11-10 山西大学 一种偏流动态不变的结温标定及散热组件性能评估的装置
CN109633405B (zh) * 2019-01-28 2020-11-10 山西大学 一种基于偏流预补偿的结温标定及散热组件性能评估装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5401099A (en) * 1992-02-10 1995-03-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of measuring junction temperature
CN201212842Y (zh) * 2008-04-11 2009-03-25 中国科学院广州电子技术研究所 一种大功率led结温测量装置
CN101701854A (zh) * 2009-11-18 2010-05-05 中国科学院上海技术物理研究所 一种检测led灯具芯片结温的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01110746A (ja) * 1987-10-23 1989-04-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5401099A (en) * 1992-02-10 1995-03-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of measuring junction temperature
CN201212842Y (zh) * 2008-04-11 2009-03-25 中国科学院广州电子技术研究所 一种大功率led结温测量装置
CN101701854A (zh) * 2009-11-18 2010-05-05 中国科学院上海技术物理研究所 一种检测led灯具芯片结温的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP平1-110746A 1989.04.27

Also Published As

Publication number Publication date
CN102072783A (zh) 2011-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102072783B (zh) Led结温测试方法
CN103162856B (zh) 一种非接触式大功率led结温测试方法
CN101701854B (zh) 一种检测led灯具芯片结温的方法
CN103630820A (zh) 大功率led热阻测量装置及采用该装置测量大功率led热阻的方法
KR20130065705A (ko) 전기 소자
CN103245694A (zh) 一种测量半导体器件和接触材料间接触热阻的方法
CN107024648A (zh) 基于脉冲法的led结温测量装置及方法
Siegal Practical considerations in high power LED junction temperature measurements
CN104748885A (zh) 基于i-v特性曲线测量led结温的方法
TWI392882B (zh) 二極體晶片的量測裝置及量測方法
CN103926517A (zh) 功率型led热阻的测试装置及方法
CN102221667A (zh) 二极管芯片的量测装置及量测方法
CN105388181A (zh) 热阻测试传感器系统
CN102818651B (zh) Led光源温度的检测方法与检测电路
Abbing et al. Light-emitting diode junction-temperature sensing using differential voltage/current measurements
CN108303628B (zh) 一种利用矩形波信号驱动半导体器件进行结温测试的方法
Li et al. In-situ measurement of junction temperature and light intensity of light emitting diodes with an internal sensor unit
CN104006898B (zh) 一种用加权宽度表征GaN基LED结温的方法
JP2009109314A (ja) 半導体装置および半導体装置の検査方法
Kuo et al. Characteristics of thermal resistance for high power LEDs
Choi et al. Integrated microsensor for precise, real-time measurement of junction temperature of surface-mounted light-emitting diode
Siegal An Introduction to diode thermal measurements
CN108121378B (zh) 温控点可修调的智能温控电路及修调方法
Han et al. Improved electrical measurement method for junction temperature of light emitting diodes
CN101515000B (zh) 电流量测精准度提升的方法及其装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20121118