CN106501702A - 基于积分球的真空紫外led结温和辐射测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体照明器件技术领域，具体为一种基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统。本发明测量系统包括一可抽低真空的外部承载球，一可抽高真空的内部积分球、一恒温装置及测量电路和驱动电路，承载球和积分球通过航空插头实现电连接。内部积分球侧壁上装有标准灯、真空紫外功率计探头和真空紫外光谱仪，可测量真空紫外LED的辐射通量和光谱。恒温装置和温度反馈系统与计算机控制系统连接，可以精确、快速地控温。本发明的优点在于：可在恒定结温下，同步测量真空紫外LED的光谱功率分布、辐射通量、电功率、热功率和结温等参数，测试具有良好的可重复性。

Description

基于积分球的真空紫外LED结温和辐射测量系统
技术领域
本发明属于半导体照明器件技术领域，涉及一种测量装置，尤其涉及一种基于积分球的真空紫外LED结温和辐射测量系统。
背景技术
真空紫外(VUV)是波长10−200 nm的电磁波，VUV会被空气中的氧强烈吸收，只能在真空中传播，故而得名。因为真空紫外的光子能量大大超过有机分子中所有化学键的键能，因此可以产生光化学反应，在灭菌、污染处理、表面改性方面有很多应用。
随着半导体光源的研究领域逐渐拓宽，研究发现宽禁带半导体可以辐射出低于200 nm波长的真空紫外辐射，如AlN的禁带宽度为6.2 eV，对应的波长200 nm。半导体光源作为第四代光源具有传统光源不具备的非常多的优点，但是温度对于LED的性能影响非常显著，因此结温和紫外辐射是衡量半导体发光器件性能的关键指标。
目前测量LED结温的最常用方法是根据结温和正向电压的定标曲线来确定LED的结温，因此需要把测量点的温度控制在某个数值，以使测到的数据稳定可靠。当LED器件通电时，会产生热量，温度升高，这时需要用冷却装置把热量吸收，使LED的p-n结温度恒定。由于目前真空紫外LED的辐射效率很低，输入的电功率大部分变成了热能，需要有很好的冷却措施来控制结温。目前真空测光积分球是面向气体放电灯的，没有LED结温测量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量精度高、且能同时测量真空紫外LED结温和紫外辐射的系统。
本发明提供的能同时测量真空紫外LED结温和紫外辐射的系统，是基于积分球技术的，该系统包括：一可抽低真空的外部承载球，一可抽高真空的内部积分球，一恒温装置及紫外辐射测量电路和驱动电路；其中，所述承载球和积分球通过航空插头实现电连接；积分球的外壁装有标准灯和真空紫外光探测装置，所述的真空紫外光探测装置为真空紫外功率计探头和真空紫外光谱仪；所述的恒温装置为液冷系统；所述的紫外辐射测量电路和驱动电路通过航空插头和整个系统相连；该测量系统可以在恒定结温下工作，同时测量真空紫外LED的辐射通量、光谱功率分布、电功率、热功率和结温。测试具有良好的可重复性。
所述的承载球和积分球均由可分离和关闭的两个半球构成；外部承载球用于构建低真空环境；内部积分球用于测光，其下部开口与装有真空紫外LED的法兰连接，其外壁装有真空紫外光探测装置。
所述的承载球和积分球可在抽真空后充入氮气作为保护气体，氮气也可以流出球外，起到对流散热作用。
内部积分球由无氧铜材料制成，可抽成高真空；球的内壁覆有真空紫外的漫反射材料涂层聚四氟乙烯。
所述的紫外光探测装置包括沿积分球外壁赤道圆周以90°为间隔依次安装的真空紫外功率计、标准灯和真空紫外光谱仪，通过航空插头与外部实现电连接。
所述的温控装置包括待测器件测量台、液冷控制的恒温基座和温度探测反馈控制系统。
所述的温度探测反馈控制系统包括感应所述待测器件测量台的温度传感器、高精度温度反馈系统、可向恒温基座通水的温控水浴装置、可接受所述温度探测反馈系统的信号且可控制所述温控水浴装置水温的计算机控制系统。
所述的恒温基座内部排布曲折回路的管道。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过水冷的方式进行降温，恒温效果更明显，同时采用双层可抽真空积分球来控制积分球的真空度，来防止真空紫外被氧气吸收，提高测量的精确度，可以同时测量真空紫外光源的结温和紫外辐射。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明温控装置的控制原理示意图。
图中标号：1为外部低真空承载球，1-2为电阻规，1-3为航空插头，2为内部高真空积分球，2-1为电离规，2-2为真空紫外功率计探头，2-3为真空紫外光谱仪，2-4为标准灯，3为温控装置，3-1为温度传感器，3-2为恒温基座，3-3为进出水口，3-4为滑动导轨，4为待测器件，5为测量电路和驱动电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，如图1所示，包括外部承载球1，整个系统通过航空插头1-3与下方测量电路和驱动电路相连。紫外测量装置包括内部高真空积分球2以及侧壁安装的真空紫外光探测装置，并通过航空插头与外部数据处理系统相连。真空紫外光探测装置包括沿积分球外壁赤道圆周以90°为间隔依次安装的真空紫外功率计探头、标准灯和真空紫外光谱仪。积分球2由无氧铜制成，承载球1和积分球2在排气和多次用高纯氮气洗气除去水蒸汽和氧气后，充入氮气，既避免氧气对真空紫外的吸收，又起到对流散热的作用。真空紫外辐射经过探测装置与外部计算机相连，进行数据处理和存储。可以结合温控装置稳定测量某一结温下LED的真空紫外光谱和辐射通量。积分球用标准灯2-4来定标。
温控装置包括温度传感器3-1、恒温基座3-2，滑动导轨3-4。恒温基座内部是弯曲的水流通道，增加水与基座的接触面积，来达到更好的恒温效果；恒温基座3-2通过一个滑动导轨3-4连接在积分球支架上，可以上下移动和固定，方便安放待测器件；温度传感器3-1可以连接到恒温基座3-2或待测器件4相连来获取温度信息，通过温度反馈系统链接到计算机控制系统，当测得的温度低于目标温度时，计算机系统会控制水浴系统升温，达到目标温度；反之；当测得的温度高于目标温度时，水浴系统会被控制降低水的温度，使恒温基座迅速达到目标温度。LED的结温利用正向电压法来测量。

Claims (7)

1.一种基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，包括：一可抽低真空的外部承载球，一可抽高真空的内部积分球，一恒温装置及紫外辐射测量电路和驱动电路；其中，所述承载球和积分球通过航空插头实现电连接；积分球的外壁装有标准灯和真空紫外光探测装置，所述的真空紫外光探测装置为真空紫外功率计探头和真空紫外光谱仪；所述的恒温装置为液冷系统；所述的紫外辐射测量电路和驱动电路通过航空插头和整个系统相连；该测量系统可在恒定结温下工作，同时测量真空紫外LED的辐射通量、光谱功率分布、电功率、热功率和结温。
2.根据权利要求1所述的基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，所述的承载球和积分球均由可分离和关闭的两个半球构成；外部承载球用于构建低真空环境；内部积分球用于测光，其下部开口与装有真空紫外LED的法兰连接，其外壁装有真空紫外光探测装置。
3.根据权利要求1所述的基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，所述的承载球和积分球可在抽真空后充入氮气作为保护气体，氮气也可以流出球外，起到对流散热作用。
4.根据权利要求1所述的基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，内部积分球由无氧铜材料制成，可抽成高真空；球的内壁覆有真空紫外的漫反射材料涂层聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，所述的紫外光探测装置包括沿积分球外壁赤道圆周以90°为间隔依次安装的真空紫外功率计、标准灯和真空紫外光谱仪，通过航空插头与外部实现电连接。
6.根据权利要求1所述的基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，所述的温控装置包括待测器件测量台、液冷控制的恒温基座和温度探测反馈控制系统；其中，所述温度探测反馈控制系统包括感应所述待测器件测量台的温度传感器、高精度温度反馈系统、可向恒温基座通水的温控水浴装置、可接受所述温度探测反馈系统的信号且可控制所述温控水浴装置水温的计算机控制系统。
7.根据权利要求1所述的基于积分球的真空紫外LED结温和紫外辐射测量系统，其特征在于，所述的恒温基座内部排布曲折回路的管道。
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