CN111220295A - 一种led灯具结温非接触式测量的自动检测设备及测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半导体照明器件技术领域，具体公开一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备及测量方法，包括高温箱、被测灯具支架、集光罩、积分球、光谱仪、被测灯具驱动电源和计算机；高温箱上设置有真空玻璃窗口；被测灯具支架设置在高温箱内；集光罩设置在被测灯具支架的灯具安装端外，且与真空玻璃窗口对应；积分球设置在高温箱外，窗口与真空玻璃窗口对接，通过光纤与光谱仪连接；被测灯具驱动电源设置在高温箱外，为被测灯具供电；计算机分别与高温箱、光谱仪和被测灯具驱动电源连接。高温箱有效改善了采用热电偶加热方式会导致被测LED灯具不同部位的温度差异的问题，采用积分球可以消除LED灯具特别是不同型号的灯具的光通量分布差异。

Description

一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备及测量方法

技术领域

本申请涉及半导体照明器件检测的技术领域，特别涉及一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备及测量方法。

背景技术

近年来，随着国家对半导体绿色照明行业的大力提倡与支持，LED(light-emitting diode)以其节能、环保、寿命长、体积小等特点，正吸引着世人的目光，其照明产品也正逐步取代传统的照明产品。在LED灯具的性能指标中结温(junction temperature，Tj)指的是LED PN结的温度，是LED灯具最重要、最基本的热学参数，直接关系到LED灯具的产品质量和使用寿命，因此对结温的测量在LED灯具相关参数的检测中具有重要意义。

传统LED灯具结温的检测方法是正向电压法和管脚温度法。正向电压法，是一种电学测量方法，利用LED灯具电输运的温度效应，通过测量工作电流下的正向电压来确定结温。管脚温度法，是一种利用热学性质的测量方法，利用LED灯具的热输运性质，通过测量管脚温度和芯片耗散的热功率，以及热阻系数来确定结温，测量过程中需要结合电压法测量来确定热阻系数。这两种方法均为接触式测量，比如测热阻时，安装在待测LED灯具上的热沉，需要与LED灯具的封装面紧密接触，为提高测量精度，通常让LED灯具处于未封装或开封的状态，破坏了器件的整体性。

为了改善上述问题，申请号为CN200820046226.5的专利公开了一种用于测量大功率白光LED结温的测量装置，由光谱仪、集光光纤、恒温箱、加热器、温度探头、恒温箱温度控制器、LED恒流电源、LED支架、热电偶、电压表、温度表、挡板、计算机系统构成，恒温箱内放置有待测LED、LED支架、热电偶、挡板、加热器和集光光纤，在不同环境温度和注入不同的电流情况下，测量出LED的蓝光和白光的光谱功率分布，分析蓝白光光谱功率分布比值与结温的关系，从而快速确定大功率白光LED的结温。上述专利克服了目前所采用的正向电压法和管脚法测量需要器件是未封装或开封状态所导致的LED灯具或系统整体性受到破坏，将为LED的封装和热沉设计提供设计参数和失效检验，从而实现对大功率LED进行更有效的热管理。但是，上述专利中，由于被测LED灯具本身一直在散热，采用热电偶加热方式会导致被测LED灯具不同部位的温度差异；当集光光纤与被测LED灯具的光通量分布有偏差的时候，传统的光纤直接采集方法会出现明显误差。

发明内容

本申请根据光谱法原理，提供了一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备及测量方法，以改善上述问题。

为实现上述目的，本申请提供一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备，包括高温箱、被测灯具支架、集光罩、积分球、光谱仪、被测灯具驱动电源和计算机；高温箱上设置有真空玻璃窗口；被测灯具支架设置在高温箱内；集光罩设置在被测灯具支架的灯具安装端外，且与真空玻璃窗口对应；积分球设置在高温箱外，窗口与真空玻璃窗口对接，通过光纤与光谱仪连接；被测灯具驱动电源设置在高温箱外，为被测灯具供电；计算机分别与高温箱、光谱仪和被测灯具驱动电源连接。

进一步地，真空玻璃窗口上设置有容纳集光罩边缘的卡槽。

本申请还提供一种LED灯具结温非接触式测量方法，包括下述步骤：

S1，改变被测灯具所处环境温度至指定温度点T1；

S2，根据被测灯具的工作电压，被测灯具驱动电源对被测灯具输入阶跃信号；

S3，采集被测灯具在温度点T1状态下的光谱参数；

S4，重复步骤S1-S3，得到温度点T1、T2、T3……Tn下被测灯具的光谱参数，根据W/B＝aTj+b，获得光谱与结温关系式，完成标定，

式中W为LED灯具所发出的所有光能量，B为LED灯具芯片部分发出的蓝光能量，通过光谱计算获得，Tj为结温，a、b为系数；

S5，常温状态下，被测灯具驱动电源对被测灯具提供工作电压，采集进入稳定工作状态下的被测灯具的光谱信息，根据步骤S4中标定获得的光谱与结温关系式计算获得稳定工作状态下被测灯具的结温。

本发明的有益效果是：

本发明提供的LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备及测量方法能保证被测产品的完整性，其中高温箱工作方式为对高温箱内部空气进行加热，通过一段时间的热平衡使高温箱内部以及被测LED灯具的内部各部分温度完全相同，有效改善了由于被测LED灯具本身一直在散热，采用热电偶加热方式会导致被测LED灯具不同部位的温度差异这一技术问题；积分球的作用在于对于采集到的光能量进行匀光之后积分，会在对LED的光谱信息计算时与直接使用光纤采集方法产生非常重大的影响，特别是在光纤与LED灯具的光通量分布有偏差的时候，传统的光纤直接采集方法会出现明显误差，而采用积分球之后，可以消除LED灯具特别是不同型号的灯具的光通量分布差异，显著提高测量精度。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，而不构成对本申请的限制。

实施例1

本实施例提供一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备，包括高温箱1、被测灯具支架2、集光罩3、积分球4、光谱仪5、被测灯具驱动电源6和计算机7；高温箱1上设置有真空玻璃窗口8；被测灯具支2架设置在高温箱1内；集光罩3设置在被测灯具支架2的灯具安装端外，且与真空玻璃窗口8对应；积分球4设置在高温箱1外，窗口与真空玻璃窗口8对接，通过光纤9与光谱仪5连接；被测灯具驱动电源6设置在高温箱1外，为被测灯具100供电；计算机7分别与高温箱1、光谱仪5和被测灯具驱动电源6连接。

进一步地，真空玻璃窗口8上设置有容纳集光罩3边缘的卡槽。

实施例2

本实施例提供一种LED灯具结温非接触式测量方法，包括下述步骤：

S1，改变被测灯具100所处环境温度至指定温度点T1；

S2，根据被测灯具100的工作电压，被测灯具驱动电源2对被测灯具100输入阶跃信号；

S3，采集被测灯具100在温度点T1状态下的光谱参数；

S4，重复步骤S1-S3，得到温度点T1、T2、T3……Tn下被测灯具的光谱参数，根据W/B＝aTj+b，获得光谱与结温关系式，完成标定，

式中W为LED灯具所发出的所有光能量，B为LED灯具芯片部分发出的蓝光能量，通过光谱计算获得，Tj为结温，a、b为系数；

S5，常温状态下，被测灯具驱动电源6对被测灯具100提供工作电压，采集进入稳定工作状态下的被测灯具100的光谱信息，根据步骤S4中标定获得的光谱与结温关系式计算获得稳定工作状态下被测灯具的结温。

实施例3

结合实施例2所述的LED灯具结温非接触式测量方法，对实施例1所述LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备的工作过程进行如下论述：

被测灯具100安装在被测灯具支架2上，被测灯具100发出的光通过集光罩2和真空玻璃窗口8进入积分球4，被测灯具100由被测灯具驱动电源6供电。工作时，通过计算机7对设备进行操作。计算机7命令高温箱1温度改变至指定温度T1，经过设定的一段时间进行稳定后，计算机7根据工作电压命令被测灯具驱动电源6对被测灯具100输入阶跃信号，被测灯具100所发出的光通过集光罩3、真空玻璃窗口8进入积分球4，计算机7命令光谱仪5通过光纤9对光谱信息进行采集，获得被测灯具100在该温度T1状态下的光谱参数。然后计算机7命令高温箱1改变至温度T2，重复上述操作。在多个温度点T1、T2、T3……等完成上述操作后，计算机7命令高温箱1进行冷却，并对多个温度点T1、T2、T3……等的光谱参数进行运算，获得光谱与结温关系式，完成标定。然后进入测量状态，计算机7命令高温箱2保持非工作状态(常温状态)，命令被测灯具驱动电源6对被测灯具100提供工作电压，进入稳定工作状态下的被测灯具100发出的光通过集光罩3、真空玻璃窗口8进入积分球4，计算机7命令光谱仪5通过光纤9对光谱信息进行采集，获得稳定工作状态下被测灯具100的光谱参数，根据标定获得的光谱与结温关系式计算获得稳定工作状态下被测灯具100的结温。

本实施例提供一组温度点的取值，确定W/B＝aTj+b中的参数值。

	温度(℃)	W/B
			T1	40	5.7313
T2	50	5.6856
			T3	60	5.5633
T4	70	5.5038
			T5	80	5.4229
T6	90	5.3139

通过线性拟合获得方程：W/B＝6.09-0.0084Tj，R-square＝0.9971。

以上所述本申请的具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限定。任何根据本申请的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本申请权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备，其特征在于，包括高温箱、被测灯具支架、集光罩、积分球、光谱仪、被测灯具驱动电源和计算机；

所述高温箱上设置有真空玻璃窗口；

所述被测灯具支架设置在所述高温箱内；

所述集光罩设置在所述被测灯具支架的灯具安装端外，且与所述真空玻璃窗口对应；

所述积分球设置在所述高温箱外，窗口与所述真空玻璃窗口对接，通过光纤与所述光谱仪连接；

所述被测灯具驱动电源设置在所述高温箱外，为被测灯具供电；

所述计算机分别与所述高温箱、光谱仪和被测灯具驱动电源连接。

2.如权利要求1所述的LED灯具结温非接触式测量的自动检测设备，其特征在于，所述真空玻璃窗口上设置有容纳集光罩边缘的卡槽。

3.一种LED灯具结温非接触式测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1，改变被测灯具所处环境温度至指定温度点T1；

S2，根据被测灯具的工作电压，被测灯具驱动电源对被测灯具输入阶跃信号；

S3，采集被测灯具在温度点T1状态下的光谱参数；

S4，重复步骤S1-S3，得到温度点T1、T2、T3……Tn下被测灯具的光谱参数，根据W/B＝aTj+b，获得光谱与结温关系式，完成标定，

式中W为LED灯具所发出的所有光能量，B为LED灯具芯片部分发出的蓝光能量，通过光谱计算获得，Tj为结温，a、b为系数；

S5，常温状态下，被测灯具驱动电源对被测灯具提供工作电压，采集进入稳定工作状态下的被测灯具的光谱信息，根据步骤S4中标定获得的光谱与结温关系式计算获得稳定工作状态下被测灯具的结温。

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