CN113670463A

CN113670463A - 一种白光led结温和荧光胶温度测量装置

Info

Publication number: CN113670463A
Application number: CN202110883990.8A
Authority: CN
Inventors: 靳斌; 王鹏
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2041-08-03
Also published as: CN113670463B

Abstract

本发明是关于白光LED结温和荧光胶温度测量装置，包括测温表、电流源、被测LED芯片，其特征在于其包括：Pt100铂电阻芯片，设置2圈互相绝缘的电极；微型热电偶，测点凝固在荧光胶中，测点不接触所述LED芯片；底板，其上设置2个互相绝缘的电极，底板的电极分别与所述铂电阻芯片的电极焊接，并保持电绝缘。本发明揭示的白光LED结温和荧光胶温度测量装置可直接测量且精度高于现有的方案。

Description

一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置

技术领域

本发明涉及LED结温和荧光胶温度测量领域，尤其是涉及直接而非间接测量LED结温和荧光胶温度测量领域。

背景技术

LED结温直接关系的LED的寿命，近几年的研究发现荧光胶有发热的现象，会大大提升结温，所以LED结温测量和荧光胶温度测量很重要。

LED结温测量最常见的是管脚直接测量法，存在的问题是管脚是通过细金属丝（10um级）把PN结与管脚相连，金属丝存在较大的热阻，管脚与印制板焊接，印制板的热容也产生误差，这种方法测量的结温明显偏低。还有正向电压法、红外热成像法、蓝白比法，这3种方法是间接测量法，其精度依赖标定过程，标定过程的方法和装置影响精度，其中正向电压法尤其常用，但是其误差大于2℃。荧光胶温度测量也有红外热成像法、光谱法与结温测量方法相似，同样难以作为可靠的测量方法。

可靠的温度测量最好是用标准测温元件直接测量，测温元件与被测对象接触势必干扰被测对象的温度，所以必须选择尽可能小的测温元件，LED的PN结是沉积的InGaN-GaN薄膜，厚度2um，面积小于1mm²，荧光胶的体积也很小，不引入干扰热阻、热容是保证测量精度的关键。

本发明人经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明，提出一种具有新型结构的白光LED结温和荧光胶温度测量装置。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的白光LED结温和荧光粉温度测量精度低、速度慢、操作繁琐、测量数据波动大的问题，而提供一种新型结构结温装置。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置，包括电流源、热电偶测温表、热电阻测温表、被测LED芯片，其特征在于其包括：Pt100铂电阻芯片，设置2圈互相绝缘的电极，称为a电极，b电极；微型热电偶，测点凝固在荧光胶中，测点不接触所述被测LED芯片；底板，其上设置2个互相绝缘的电极，称为A电极，B电极，所述A电极与a电极焊接，B电极与b电极，并保持A、B电极绝缘。

进一步，所述Pt100铂电阻芯片设置的电极是铜箔胶带缠绕在所述铂电阻芯片上构成。

进一步，所述Pt100铂电阻芯片设置的电极是电镀沉积在所述铂电阻芯片上构成。

进一步，所述LED芯片是倒装芯片，所述倒装芯片的2个电极分别焊接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极上。

进一步，所述LED芯片是正装芯片，芯片用银浆胶固定在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极中间，其2个电极分别用引线连接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极上。

进一步，所述LED芯片是垂直结构芯片，芯片底部电极焊接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极的一个，芯片的顶端电极用引线连接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极的另一个上。

进一步，所述基底板是铜基板、铝基板、陶瓷基板，经PCB加工流程制作而成。

进一步，所述底板是热管上设置2圈互相绝缘的电极制作而成。

进一步，所述热管，一端焊接所述铂电阻芯片，另一端插入装有冰和水的容器。

由以上技术方案可知,本发明——一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置至少具有下列优点：测结温元件是标准Pt100铂电阻芯片，价格低、精度高、引入的热阻热容小，测出值反映真值；测荧光粉温度是标准微型热电偶，价格低、精度高、引入的热阻热容小、不挡光，测出值能反映真值；在Pt100铂电阻芯片上做的a电极，b电极，是用铜箔胶带或电镀沉积制作，本身热阻低，倒装芯片的2个电极是与所述a电极，b电极焊接，克服了空气热阻的影响；同样所述底板的A电极、B电极与Pt100铂电阻芯片上做的a电极，b电极也是焊接，热阻最小化；微型热电偶的测点凝固在胶中，而且不与被测LED芯片接触，是直接测荧光胶温度，数据稳定，挡光因素、热阻热容干扰因素都最小化了。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置组成示意图。

图2是本发明一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第一实施例示意图（倒装芯片-铜胶带电极）。

图3是本发明一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第二实施例示意图（正装芯片-电镀电极）。

图4是本发明一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第三实施例示意图（垂直芯片-电镀电极）。

图5是本发明一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第四实施例示意图（倒装芯片-铜胶带-热管底板）。

1、恒流源 2、热电偶测温表 3、热电阻测温表 100、被测样品

110、被测LED芯片

120、Pt100铂电阻芯片 121、Pt100铂电阻芯片上的a电极 122、Pt100铂电阻芯片上的b电极 123、Pt100铂电阻芯片a电极、b电极上涂的锡膏 124、Pt100铂电阻芯片内部的铂电阻丝 125、Pt100铂电阻芯片的二接线端子 126、银浆胶

130、底板 131、底板上的A电极 132、底板上的B电极 133、A电极、B电极上涂的锡膏

140、荧光胶

150、热电偶

160、装有冰和水的容器。

具体实施方式

如图1是本发明——一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置组成示意图。恒流源（1）是可编程电源，工作在恒流模式，功率精度1%；热电偶测温表（2）是优利德（UNI-T）UT320D，用于测热电偶（150）的温度；热电阻测温表（3）是WSN-101数显表，连接二接线端子（125），用于测Pt100铂电阻芯片（120）的温度。

如图2是本发明——一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第一实施例示意图。被测LED芯片（110）是三安公司S-75ABFSD倒装LED芯片，大小1.8*1.8*0.5mm。Pt100铂电阻芯片（120）是德国森姆特薄膜铂电阻，大小5*2*1mm，内部有铂电阻丝（124），铂电阻丝被玻璃釉覆盖（图中未示出），用0.05mm厚的铜箔胶带缠绕在铂电阻芯片（120）上做出a电极（121）、b电极（122），在a电极（121）、b电极（122）涂锡膏（123），用回流焊方法把被测LED芯片（110）的正极焊在a电极（121），把被测LED芯片（110）的负极焊在b电极（122）。底板（130）是铜板，大小30*4*0.5mm，用铜胶带缠绕底板（130）制作A电极（131）和B电极（132），A电极（131）与底板（130）绝缘，B电极（132）与底板（130）导通，在A电极（131）和B电极（132）上涂锡膏（133），用回流焊方法把A电极（131）与a电极（121）连通，把把B电极（132）与b电极（122）连通。在被测LED芯片（110）上表面涂荧光胶（140），热电偶（150）的尖端测点大小是直径0.2mm，测点沉浸入荧光胶（140）又不与被测LED芯片（110）接触，经过烘干热电偶（150）的尖端固化在荧光胶（140）中，荧光胶（140）完全覆盖被测LED芯片（110）。把恒流源（1）的正极（图中未示出）连A电极（131），恒流源（1）的负极（图中未示出）连B电极（132）,就可给被测LED芯片（110）供电。Pt100铂电阻芯片（120）的二接线端子（125）接热电阻测温表（3），热电偶（150）接热电偶测温表（2），热电偶（150）测到的就是荧光胶温度。被测LED芯片（110）的PN结面（下面，即有电极的面）与Pt100铂电阻芯片（120）的铂电阻丝（124）是紧密接触，测出的温度就是结温。

如图3是本发明——一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第二实施例示意图。被测LED芯片（110）是Cree公司SR-1321正装LED芯片，大小0.21*0.13*0.11mm。Pt100铂电阻芯片（120）是德国森姆特薄膜铂电阻，大小5*2*1mm，内部有铂电阻丝（124），铂电阻丝被玻璃釉覆盖（图中未示出），用电镀的方法在铂电阻芯片（120）上做出a电极（121）、b电极（122），正装LED芯片（110）用银浆胶（126）粘在a电极（121）、b电极（122）中间。正装LED芯片（110）的正极用键合工艺连接到a电极（121），正装LED芯片（110）的负极用键合工艺连接到b电极（122）。底板（130）是铜板，大小30*4*0.5mm，用铜胶带缠绕底板（130）制作A电极（131）和B电极（132），A电极（131）与底板（130）绝缘，B电极（132）与底板（130）导通，在A电极（131）和B电极（132）上涂锡膏（133），用回流焊方法把A电极（131）与a电极（121）连通，把B电极（132）与b电极（122）连通。在被测LED芯片（110）上表面涂荧光胶（140），热电偶（150）的尖端测点大小是直径0.2mm，测点沉浸入荧光胶（140）又不与被测LED芯片（110）接触，经过烘干热电偶（150）的尖端固化在荧光胶（140）中，荧光胶（140）完全覆盖被测LED芯片（110）。把恒流源（1）的正极（图中未示出）连A电极（131），恒流源（1）的负极（图中未示出）连B电极（132）,就可给被测LED芯片（110）供电。Pt100铂电阻芯片（120）的二接线端子（125）接热电阻测温表（3），热电偶（150）接热电偶测温表（2），热电偶（150）测到的就是荧光胶温度。被测LED芯片（110）的PN结面（在上面，即有电极的面）与Pt100铂电阻芯片（120）的铂电阻丝（124）通过LED芯片（110）的基片和银浆胶（126）相隔而热接触，测出的温度就是结温，但是没有倒装芯片测温精度高。

如图4是本发明——一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第三实施例示意图。被测LED芯片（110）是Cree公司CT450UT170-Sxxxx-31垂直LED芯片，大小0.17*0.17*0.05mm。Pt100铂电阻芯片（120）是德国森姆特薄膜铂电阻，大小5*2*1mm，内部有铂电阻丝（124），铂电阻丝被玻璃釉覆盖（图中未示出），用电镀的方法在铂电阻芯片（120）上做出a电极（121）、b电极（122）。被测LED芯片（110）的负极用回流焊焊接在a电极（122），被测LED芯片（110）的正极用键合工艺连接到a电极（121）。底板（130）是铜板，大小30*4*0.5mm，用铜胶带缠绕底板（130）制作A电极（131）和B电极（132），A电极（131）与底板（130）绝缘，B电极（132）与底板（130）导通，在A电极（131）和B电极（132）上涂锡膏（133），用回流焊方法把A电极（131）与a电极（121）连通，把B电极（132）与b电极（122）连通。在被测LED芯片（110）上表面涂荧光胶（140），热电偶（150）的尖端测点大小是直径0.2mm，测点沉浸入荧光胶（140）又不与被测LED芯片（110）接触，经过烘干热电偶（150）的尖端固化在荧光胶（140）中，荧光胶（140）完全覆盖被测LED芯片（110）。把恒流源（1）的正极（图中未示出）连A电极（131），恒流源（1）的负极（图中未示出）连B电极（132）,就可给被测LED芯片（110）供电。Pt100铂电阻芯片（120）的二接线端子（125）接热电阻测温表（3），热电偶（150）接热电偶测温表（2），热电偶（150）测到的就是荧光胶温度。被测LED芯片（110）的PN结面（在上面，即有电极的面）与Pt100铂电阻芯片（120）的铂电阻丝（124）通过LED芯片（110）的基片相隔而热接触，测出的温度就是结温，但是没有倒装芯片测温精度高。

如图5是本发明——一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置的被测样品第四实施例示意图。被测LED芯片（110）是三安公司S-75ABFSD倒装LED芯片，大小1.8*1.8*0.5mm。Pt100铂电阻芯片（120）是德国森姆特薄膜铂电阻，大小5*2*1mm，内部有铂电阻丝（124），铂电阻丝被玻璃釉覆盖（图中未示出），用0.05mm厚的铜箔胶带缠绕在铂电阻芯片上做出a电极（121）、b电极（122），在a电极（121）、b电极（122）涂锡膏（123），用回流焊方法把被测LED芯片（110）的正极焊在a电极（121），把被测LED芯片（110）的负极焊在b电极（122）。底板（130）是扁热管，大小200*6*2mm，用铜胶带缠绕热管（130）的一端，制作A电极（131）和B电极（132），热管（130）的另一端插入有冰和水的容器（160）。A电极（131）与底板（130）绝缘，B电极（132）与底板（130）导通，在A电极（131）和B电极（132）上涂锡膏（133），用回流焊方法把A电极（131）与a电极（121）连通，把把B电极（132）与b电极（122）连通。在被测LED芯片（110）上表面涂荧光胶（140），热电偶（150）的尖端测点大小是直径0.2mm，测点沉浸入荧光胶（140）又不与被测LED芯片（110）接触，经过烘干热电偶（150）的尖端固化在荧光胶（140）中，荧光胶（140）完全覆盖被测LED芯片（110）。把恒流源（1）的正极（图中未示出）连A电极（131），恒流源（1）的负极（图中未示出）连B电极（132）,就可给被测LED芯片（110）供电。Pt100铂电阻芯片（120）的二接线端子（125）接热电阻测温表（3），热电偶（150）接热电偶测温表（2），热电偶（150）测到的就是荧光胶温度。被测LED芯片（110）的PN结面（下面，即有电极的面）与Pt100铂电阻芯片（120）的铂电阻丝（124）是紧密接触，测出的温度就是结温。采用热管作底板（130）并把热管的另一端插入装有冰水混合物的容器（160），目的是利用热管导热快的功能把被测LED产生的热量快速传导到容器（160），并使A电极（131）、B电极（132）接近固定温度（零度），使对结温和荧光粉温度的测量不受环境温度的影响。

以上所述，仅是本发明的几个实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种白光LED结温和荧光胶温度测量装置，包括电流源、热电偶测温表、热电阻测温表、被测LED芯片，其特征在于其包括：Pt100铂电阻芯片，设置2圈互相绝缘的电极，称为a电极，b电极；微型热电偶，测点凝固在荧光胶中，测点不接触所述被测LED芯片；底板，其上设置2个互相绝缘的电极，称为A电极，B电极，所述A电极与a电极焊接，B电极与b电极，并保持A、B电极绝缘。

2.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述Pt100铂电阻芯片设置的电极是铜箔胶带缠绕在所述铂电阻芯片上构成。

3.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述Pt100铂电阻芯片设置的电极是电镀沉积在所述铂电阻芯片上构成。

4.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述LED芯片是倒装芯片，所述倒装芯片的2个电极分别焊接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极上。

5.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述LED芯片是正装芯片，芯片用银浆胶固定在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极中间，其2个电极分别用引线连接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极上。

6.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述LED芯片是垂直结构芯片，芯片底部电极焊接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极的一个，芯片的顶端电极用引线连接在所述铂电阻芯片的2圈互相绝缘的电极的另一个上。

7.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述基底板是铜基板、铝基板、陶瓷基板，经PCB加工流程制作而成。

8.根据权利要求1所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述底板是热管上设置2圈互相绝缘的电极制作而成。

9.根据权利要求8所述的白光LED结温和荧光胶温度测量装置，其特征在于所述热管，一端焊接所述铂电阻芯片，另一端插入装有冰和水的容器。