CN104729742A - 一种非接触式led整灯结温测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式LED整灯结温测量系统，电学测量系统同时连接环境模拟系统与数据控制处理系统；数据控制处理系统连接光谱测量系统；光谱测量系统与环境模拟系统连接；探头运动系统包括万能夹装平台和移动探头，移动探头固定于万能夹装平台；光谱测量系统包括光纤和光谱仪，光纤和光谱仪相连；电学测量系统包括脉冲电源和电压表，脉冲电源与电压表并联；光纤固定于移动探头内；电压表通过采集卡传输至数据控制处理系统；光纤通过采集卡传输至数据控制处理系统。本发明可以极大缩短LED结温测量时间，测量精度高；采用非接触式测量，对测试样品无任何破坏；改变了传统测试方法只能测试LED芯片、模组的局限，可对整灯可进行测试，应用范围广阔。

Description

一种非接触式LED整灯结温测量系统

技术领域

本发明涉及LED的结温检测系统，尤其涉及一种不破坏LED整灯情况下测量其芯片结温的检测系统。

背景技术

发光二极管简称为LED，它的问世被誉为人类照明史上的一次革命，是未来发展的趋势。结温是影响LED灯具各项性能指标(如发光效率、色温和显色指数等)的主要因素，更是严重影响LED灯具可靠性和使用寿命的关键因素。由于整灯中LED芯片已被外壳完全固定和包裹，传统的接触式测试方式无法测量。若将整灯破坏取出芯片，则整灯将无法恢复，成本过高，且破坏了芯片的真实工作环境。因此有效、便捷、系统地测量LED灯具工作状态下的热性能参数，对于LED灯具的生产、应用研发及其可靠性评估都有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种非接触式LED整灯结温测量系统克服了无法测得整灯中LED芯片结温的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种非接触式LED整灯结温测量系统，包括探头运动系统、光谱测量系统、电学测量系统、环境模拟系统和数据控制处理系统，所述环境模拟系统为一密闭恒温箱体，箱体上设有钢化玻璃观察窗；所述探头运动系统置于环境模拟系统箱体内；所述电学测量系统同时连接环境模拟系统与数据控制处理系统；所述数据控制处理系统连接光谱测量系统；所述光谱测量系统与环境模拟系统连接；所述探头运动系统包括万能夹装平台和移动探头，所述移动探头固定于万能夹装平台；所述光谱测量系统包括光纤和光谱仪，所述光纤和光谱仪相连；所述电学测量系统包括脉冲电源和电压表，脉冲电源与电压表并联；所述光纤固定于移动探头内；所述电压表通过采集卡传输至数据控制处理系统；所述光纤通过采集卡传输至数据控制处理系统。

进一步地，所述光谱测量系统带有光阑结构。

进一步地，所述电学测量系统通过导线和所述万能夹装平台上的待测样品进行电学连接。

进一步地，所述脉冲电源为所述万能夹装平台上的待测样品提供连续电流脉冲及连续恒定电流，脉冲电流的时间应控制在微秒级别，占空比小于0.1％。

本发明的优点是：相对于传统测试方法，本发明可以极大地缩短LED结温测量时间；测量精度高；采用非接触式测量，对测试样品不产生任何破坏；改变了传统测试方法只能测试LED芯片、模组的局限，可对整灯可进行测试，应用范围广阔。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步地理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种非接触式LED整灯结温测量系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种非接触式LED整灯结温测量系统，包括探头运动系统1、光谱测量系统2、电学测量系统3、环境模拟系统4和数据控制处理系统5等几个部分。其中，探头运动系统1包括万能夹装平台6和移动探头7；光谱测量系统2包括光纤8和光谱仪9；电学测量系统3包括脉冲电源10和电压表11；光纤8固定于移动探头7内，可随移动探头7运动。电压表11可将测得的数据通过采集卡传输至数据控制处理系统5；光纤8和光谱仪9相连，光纤8测得的光学物理量经过光谱仪9处理，所得数据通过采集卡传输至数据控制处理系统5。

本实施例中，分别采用采用电学法、光学法，对LED整灯中芯片的结温进行非接触式测量的装置。

1)电学法

电学法是利用LED的PN结电输运的温度效应，通过测量工作电流下的正向电压来测算结温。PN结的温度变化会引起LED两端电压的微小变化，在特定电流下LED的前向压降Vf与LED芯片结温Tj有相对稳定的函数关系，通过测试多个不同温度点下的电压值，就可以标定Vf与Tj之间的关系曲线；再测得正常工作下的前向电压值Vf′曲线中，即可得正常工作下的结温Tj′。

具体实施步骤：

1)调节环境模拟系统4内部的环境温度恒定为某一温度A，将待测的灯具样品固定于万能夹装平台6上，与脉冲电源10进行电学连接，暂不通入电流。根据样品大小等待一定时间，直至可认为样品内芯片结温为A。此时脉冲电源10输入连续恒流脉冲，脉冲电流的时间应控制在微秒级别，以尽量减少LED的自温升，同时占空比设置小于0.1％，减小灯体长期工作升温对测量带来的影响，使其结温依旧可被视为A。电压表11测得样品两端的电压值Vf1并通过采集卡将数据输入数据控制处理系统5。

2)保持电流不变，将环境模拟系统4内部的环境温度调至其他温度，分别重复步骤(1)，数据控制处理系统5可得到不同温度点所对应的前向电压值。

3)数据控制处理系统5将步骤(1)和(2)得到的结温-电压数据进行线性拟合，得到标定的结温-电压曲线。

4)待测试灯具冷却至常温后，脉冲电源10给样品输入恒定的额定工作电流，待样品达到热平衡后，电压表11采集正常工作环境下灯具两端的电压Vf′，并通过采集卡将数据输入数据控制处理系统5。

5)数据控制处理系统5将Vf′代入步骤(3)标定的结温-电压曲线，即可计算出LED灯具的结温Tj′。

2)光学法

光学法测量LED灯具结温是基于半导体禁带宽度温度效应导致发光波长移动的原理。温度升高，禁带能量变小，在发光光谱上其峰值部分就会出现红移，因此，可以通过检测白光LED发光光谱中蓝光峰值波长的变化进而检测结温。

具体实施步骤：

1)调节环境模拟系统4内部的环境温度恒定为B，将待测的灯具样品固定于万能夹装平台6上，与脉冲电源10进行电学连接，暂不通入电流。根据样品大小等待一定时间，直至可认为样品内芯片结温为B。此时脉冲电源10输入连续恒流脉冲，脉冲电流的时间应控制在微秒级别，以尽量减少LED的自温升，同时占空比设置小于0.1％，减小灯体长期工作升温对测量带来的影响，使其结温依旧可被视为B。光纤8固定于移动探头7内，调节移动探头7使得光纤8所测得的蓝光峰值波长满足实验要求。此时锁死移动探头7，并通过采集卡将光纤8所测得的数据输入数据控制处理系统5。

2)保持电流不变，将环境模拟系统4内部的环境温度调至其他温度，分别重复步骤(1)，数据控制处理系统5可得到不同温度点所对应的蓝光峰值波长。

3)数据控制处理系统5将步骤(1)和(2)得到的结温-蓝光峰值波长数据进行线性拟合，得到标定的结温-蓝光峰值波长曲线。

4)待测试灯具冷却至常温后，脉冲电源10给样品输入恒定的额定工作电流，待样品达到热平衡后，光纤采集正常工作环境下蓝光峰值波长，并通过采集卡将数据输入数据控制处理系统5。

5)数据控制处理系统5将步骤(4)所得蓝光峰值波长代入步骤(3)标定的结温-蓝光峰值波长中，即可计算出LED灯具的结温Tj′。

本发明的优点是：可以极大地缩短LED结温测量时间；测量精度高；采用非接触式测量，对测试样品不产生任何破坏；改变了传统测试方法只能测试LED芯片、模组的局限，可对整灯可进行测试，应用范围广阔；可对多个样品同时检测，互不干扰，大大提高工作效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种非接触式LED整灯结温测量系统，包括探头运动系统、光谱测量系统、电学测量系统、环境模拟系统和数据控制处理系统，其特征在于：所述环境模拟系统为一密闭恒温箱体，箱体上设有钢化玻璃观察窗；

所述探头运动系统置于环境模拟系统箱体内；

所述电学测量系统同时连接环境模拟系统与数据控制处理系统；

所述数据控制处理系统连接光谱测量系统；

所述光谱测量系统与环境模拟系统连接；

所述探头运动系统包括万能夹装平台和移动探头，所述移动探头固定于万能夹装平台；

所述光谱测量系统包括光纤和光谱仪，所述光纤和光谱仪相连；

所述电学测量系统包括脉冲电源和电压表，脉冲电源与电压表并联；

所述光纤固定于移动探头内；

所述电压表通过采集卡传输至数据控制处理系统；

所述光纤通过采集卡传输至数据控制处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式LED整灯结温测量系统，其特征在于：所述光谱测量系统带有光阑结构。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式LED整灯结温测量系统，其特征在于：所述电学测量系统通过导线和所述万能夹装平台上的待测样品进行电学连接。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式LED整灯结温测量系统，其特征在于：所述脉冲电源为所述万能夹装平台上的待测样品提供连续电流脉冲及连续恒定电流，脉冲电流的时间应控制在微秒级别，占空比小于0.1％。