CN114035012A - 一种多个cob光源结温同时测试系统 - Google Patents

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曾凯雪
陈家俊
梁志豪
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    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2608—Circuits therefor for testing bipolar transistors
    • G01R31/2619—Circuits therefor for testing bipolar transistors for measuring thermal properties thereof

Abstract

本发明公开了一种多个COB光源结温同时测试系统，包括N个待测试COB光源、高温箱、数字万用表、高精度可编程直流电源，N个可编程直流电源、开关切换控制箱、数据采集器和上位机；所述开关切换控制箱用于通过电子继电器控制高精度可编程直流电源和数字万用表进行切换不同待测试COB光源的供电和测量电参数，还用于控制N个可编程直流电源的通断；上位机用于控制开关切换控制箱的电子继电器的切换，控制和读取数字万用表、高精度可编程直流电源和N个可编程直流电源的参数，读取数据采集器的温度数据，使用电学法的热瞬态测试的原理完成N个待测试COB光源的结温测试。本发明能同时测试多个COB光源的结温，大大减少了结温测试的时间。

Description

一种多个COB光源结温同时测试系统
技术领域
本发明涉及结温测试技术领域，具体涉及一种多个COB光源结温同时测试系统。
背景技术
COB光源是将LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上的高光效集成面光源技术，此技术剔除了支架概念，无电镀、无回流焊、无贴片工序，因此工序减少近三分之一，成本也节约了三分之一。
结温是电子设备中半导体的实际工作温度。在操作中，它通常较封装外壳温度(Case Temperature)高。温度差等于其热功率乘以热阻。
JEDEC即固态技术协会，是微电子产业的领导标准机构，COB结温的测量需要符合JEDEC标准。
结温是衡量COB产品信赖性性能的重要因素之一，国内COB产品品质参差不齐，很多厂家的产品质量不能保证，如何在市场中拿优，结温管控是很重要的因素之一，结温的高低直接影响到COB使用的寿命，结温越高，寿命也会越短，所以如何检测结温也成了COB行业的重点。目前，市场上COB结温的测试，主要是利用T3STER来进行测试，主要也是运用了JEDEC静态试验方法来测试，能够通过改变给光源的输入功率(电流电压)，光源的温度会发生变化，T3STER就是利用读取这种瞬时点的温度变化，来分析光源的热特性。T3STER设备是世界上先进的结温测试系统，但其价格相对昂贵，主要测试的对象是裸光源，整灯测试以及多光源同时测试结温以及高压光源测试结温时需要重新整合设备去进行测试。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种多个COB光源结温同时测试系统，使用电学法的热瞬态测试的原理去测试结温，与此同时运用Labview软件来完成测试，且可以同时测试多个COB光源的结温，并能囊括大功率产品的结温测试。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种多个COB光源结温同时测试系统，包括N个待测试COB光源、高温箱、数字万用表、高精度可编程直流电源，N个可编程直流电源、开关切换控制箱、数据采集器和上位机；N为自然数且1≤N≤10；
所述高精度可编程直流电源与N个待测试COB光源电连接；
所述N个可编程直流电源与N个待测试COB光源一一对应电连接；
所述数字万用表分别与高精度可编程直流电源和N个可编程直流电源电连接；
所述开关切换控制箱分别与数字万用表、高精度可编程直流电源、N个可编程直流电源和上位机电连接；
所述数据采集器与N个待测试COB光源连接；
所述上位机分别与数字万用表、高精度可编程直流电源、N个可编程直流电源和数据采集器连接；
所述高温箱内部设有工作室，用于控制N个待测试COB光源的环境温度；
所述N个待测试COB光源放置于高温箱内部；
所述数字万用表用于测量N个待测试COB光源的电参数；
所述高精度可编程直流电源用于对N个待测试COB光源提供小电流点亮；
所述N个可编程直流电源用于对N个待测试COB光源提供正常工作电流点亮；
所述开关切换控制箱用于通过电子继电器控制高精度可编程直流电源和数字万用表进行切换不同待测试COB光源的供电和测量电参数，还用于控制N个可编程直流电源的通断；
所述数据采集器用于采集N个待测试COB光源不同位置的温度数据；
所述上位机用于控制开关切换控制箱的电子继电器的切换，控制和读取数字万用表、高精度可编程直流电源和N个可编程直流电源的参数，读取数据采集器的温度数据，使用电学法的热瞬态测试的原理完成N个待测试COB光源的结温测试。
进一步地，所述上位机运用Labview软件来完成N个待测试COB光源的结温测试。
进一步地，所述上位机使用电学法的热瞬态测试的原理完成N个待测试COB光源的结温测试具体包括如下步骤：
拟合出一条小电流运行时电压与TC温度的线性曲线；然后设置COB光源的参数，此处参数输入待测试COB光源的串并、曲线测试的温度、工作电流电压及工作温度，接着选择曲线运行，系统根据用户输入的串并来输出每个COB光源的电流电压，并进行温度曲线运行；每个温度运行稳定时就会测量COB光源电流电压及粘结的温度，并记录到表格中；粘结的温度包括COB的Tc点温度、COB基板温度、散热器温度、高温箱上层温度以及高温箱下层温度；在测试温度曲线的过程中，系统会每隔n分钟就进行判稳，判稳条件为粘结的温度在当前时间的温度与n分钟前的温度差值小于设定值；当测完所有温度曲线后，将对拟合出来的曲线进行判误，判误条件为R2≥0.9999，R2为度量拟合优度的统计量，是指回归直线对观测值的拟合程度；若测出的曲线不符合条件，系统将重新进行测试，且表格数据清空，如确认无误，则所有数据保存到表格中，且通知用户测试完成；接着人工会再次确认一次运行是否无误，数据是否有问题，若有问题，则重新测试；若无误，则接下就是进行结温测试，而结温测试COB光源点亮的电流电压以及运行的环境温度，就是一开始设置的工作电流、工作电压以工作温度；N个COB光源同时点亮m小时后，就会同时检测N个光源的结温，此处的结温测试是通过切换小电流，读取光源切换瞬间的切换电压，此时切换电压就是线性曲线的x值，代入线性曲线得到y值，也就是COB光源的结温；每次读取完结温数据，就会存储到相应的表格中。
进一步地，结温测试过程中的每个环节都会有检测功能，检测每个环节是否正常运行；在参数设置部分，检测光源是否按设置值点亮，如果没有正常点亮或者点亮的电流电压与设置值不符，则会报警，通知用户来进行更改，若检测到以正确的电流电压正常点亮，则正常运行；在温度监控部分，如果检测到高温箱没有以设置的温度正常运行或者温度一直在波动，则会报警，通知用户进行修改，如没有问题，则正常运行。
进一步地，拟合出一条小电流运行时电压与TC温度的线性曲线具体包括如下步骤：
采用三组数据来拟合线性曲线，检测三个温度下小电流点亮下的电压以及TC点温度，获得三组不同温度的电压及TC点温度，用这三组数据来拟合曲线，此处拟合曲线通过散点图来获得，其中拟合曲线要求R2≥0.9999。
进一步地，拟合线性曲线时，使用高精度的IT6236电源以及高精度的34454A万用表分别来进行点亮和测量；即通过34465A万用表分别读取N个用T6236电源小电流点亮的COB光源在不同环境下点亮的电参数及温度，获得Vf-T曲线。
进一步地，进行结温测试时，在Labview软件的设置界面设置工作电流、电压控制N个可编程直流电源来独立控制N个COB光源的点亮；在Labview软件的设置界面设置高温箱中相应的环境温度，待N个COB光源及高温箱稳定后，通过高精度可编程直流电源分别切换N个待测试COB光源的工作电流，获得切换电压，并代入拟合曲线的线性方程，并算出结温；其中拟合曲线为Tj＝k*U0+b，其中k<0,b>0,U0为切换电压,Tj为结温。
进一步地，判稳条件为粘结的温度在当前时间的温度与n分钟前的温度差值连续判断2次小于设定值。
进一步地，n＝2；设定值为0.01；m＝1。
进一步地，所述数据采集器为34972A采集器。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明能同时测量三个COB光源的结温，且三个COB光源的总实验时间比较短(以测一个结温数据为例，同时测三个COB光源基本上只需要5～7小时)，大大减少了结温测试的时间。
本发明运用Labview软件来完成测试，且可以同时测试多个COB光源的结温，并能囊括大功率产品的结温测试，提高了测试的效率，进而提高结温测试接单的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明多个COB光源结温同时测试系统的结构示意图；
图2是本发明数字万用表测量多个待测试COB光源的电参数的连线图；
图3是本发明多个待测试COB光源的结温测试流程图。
附图标记说明：
1、待测试COB光源；2、高温箱；3、数字万用表；4、高精度可编程直流电源；5、第一可编程直流电源；6、第二可编程直流电源；7、第三可编程直流电源；8、开关切换控制箱；9、数据采集器；10、上位机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本实施例以3个待测试COB光源为例，同时，如果增加更多的设备，就可以达到更多COB光源同时测试的要求。本发明多个COB光源结温同时测试系统，包括3个待测试COB光源1、高温箱2、数字万用表3、高精度可编程直流电源4、第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6、第三可编程直流电源7、开关切换控制箱8、数据采集器9和上位机10。
所述高精度可编程直流电源4与3个待测试COB光源1电连接。
第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6、第三可编程直流电源7与3个待测试COB光源一一对应电连接。
所述数字万用表3分别与高精度可编程直流电源4、第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6和第三可编程直流电源7电连接。
所述开关切换控制箱8分别与数字万用表3、高精度可编程直流电源4、第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6、第三可编程直流电源7和上位机10电连接。
所述数据采集器9与3个待测试COB光源1连接。
所述上位机10分别与数字万用表3和数据采集器9连接。
所述高温箱2内部设有工作室，所述高温箱2内部放置3个待测试COB光源1，所述高温箱2控制3个待测试COB光源1的环境温度。
所述数字万用表3用于测量3个待测试COB光源1的电参数。
所述高精度可编程直流电源4用于对3个待测试COB光源1提供小电流电流点亮。第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6和第三可编程直流电源7用于分别对3个待测试COB光源1提供正常工作电流点亮。所述数据采集器9用于采集3个待测试COB光源1的不同位置的温度数据，所述数据采集器为34972A采集器。
所述开关切换控制箱8用于通过电子继电器控制高精度可编程直流电源4、数字万用表3进行切换不同待测试COB光源1的供电和测量电参数，所述开关切换控制箱8控制第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6和第三可编程直流电源7的通断。
所述上位机10用于控制开关切换控制箱8的电子继电器的切换，控制和读取数字万用表3、高精度可编程直流电源4、第一可编程直流电源5、第二可编程直流电源6和第三可编程直流电源7的参数，读取数据采集器9的温度数据，使用电学法的热瞬态测试的原理完成3个待测试COB光源1的结温测试。
所述上位机运用Labview软件来完成N个待测试COB光源的结温测试。Labview是一种程序开发语言，使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
所述上位机使用电学法的热瞬态测试的原理完成3个待测试COB光源1的结温测试如图3所示，包括曲线测量部分以及结温测试的部分。
首先设置光源的参数，此处参数输入待测试COB光源的串并、曲线测试的温度、工作电流电压及工作温度，接着选择曲线运行，系统就能够根据用户输入的串并来输出每个待测试COB光源的电流电压，并进行温度曲线运行(运行温度曲线，是需要拟合出一条小电流运行时电压与TC温度的线性曲线)。每个温度运行稳定时就会测量光源电流电压及粘结的温度，并记录到excel表中。粘结的温度包括COB的Tc点温度、COB基板温度、散热器温度、高温箱上层温度以及高温箱下层温度；在测试温度曲线的过程中，系统会每隔2分钟就进行判稳，判稳条件为粘结的温度在当前时间的温度与2分钟前的温度差值小于0.01，连续判断2次差值小于0.01℃，则判断运行稳定。当测完所有温度曲线后，将对拟合出来的曲线进行判误，判误条件为R2≥0.9999，R2为度量拟合优度的统计量，是指回归直线对观测值的拟合程度，R2最大值为1，R2的值越接近1，说明回归直线对观测值的拟合程度越好；反之，R2的值越小，说明回归直线对观测值的拟合程度越差，R2在结温测量中，是作为衡量线性方程是否接近实际的依据。若测出的曲线不符合条件，系统将重新进行测试，且Excel表数据清空，如确认无误，则所有数据保存Excel中，且邮件通知用户测试完成。接着人工会再次确认一次运行是否无误，数据是否有问题，若有问题，则重新测试。若无误，则接下就是进行结温测试，而结温测试COB光源点亮的电流电压以及运行的环境温度，就是一开始设置的工作电流、工作电压以工作温度。三个COB光源同时点亮1小时后，就会同时检测三个COB光源的结温，此处的结温测试是通过切换小电流，读取光源切换瞬间的切换电压，此时切换电压就是线性曲线的x值，代入线性函数就可以得到y值，也就是COB光源的结温。每次读取完结温数据，就会存储到相应的excel文件中，例如COB光源1的数据存储在文件名为“日期+光源1”，其中文件名及保存路径，都可以由用户来修改。上述所描述的过程中的每个环节都会有检测功能，检测每个环节是否正常运行，例如参数设置部分，就检测光源是否按设置值点亮，如果没有正常点亮或者点亮的电流电压与设置值不符，则会报警，通知用户来进行更改，若检测到以正确的电流电压正常点亮，则正常运行。对于温度监控也是如上步骤，如果检测到高温箱没有以设置的温度正常运行或者温度一直在波动，则会报警，通知用户进行修改，如没有问题，则正常运行。
本发明由于COB光源在小电流点亮时，热量可忽略不计，则默认小电流运行时检测到TC点温度为结温，而小电流点亮时，电压与结温称反比，综合考虑，本发明用三组数据来拟合线性曲线，检测三个温度下小电流点亮下的电压以及TC点温度，获得三组不同温度的电压及TC点温度，用这三组数据来拟合曲线，此处拟合曲线可以通过excel中的散点图来获得，其中拟合曲线要求R2≥0.9999，这就要求检测的电流、温度的精确值很高了，所以在小电流点亮时，使用高精度的IT6236电源以及高精度的34454A万用表分别来进行点亮、测量。即通过34465A万用表分别读取三个COB光源用IT6236电源小电流点亮的光源在不同环境下点亮的电参数及温度，获得Vf-T曲线。然后在Labview软件的设置界面设置工作电流、电压控制大电流电源[IT6723H电源及两台IT-M3124电源，三台电源是一样的，只是产家不同]来独立控制三个COB光源的点亮。此外高温箱设置也在控制页面设置，在Labview软件的设置界面设置高温箱中相应的环境温度，待光源及高温箱稳定后，通过IT6236电源分别切换三个COB光源的电流，获得切换电压，并代入拟合曲线的线性方程，并算出结温。其中拟合曲线为Tj＝k*U0+b，其中k<0,b>0,U0为切换电压,Tj为结温。
本发明能同时测量三个COB光源的结温，且三个COB光源的总实验时间比较短(以测一个结温数据为例，同时测三个COB光源基本上只需要5～7小时)，大大减少了结温测试的时间。
本发明运用Labview软件来完成测试，且可以同时测试多个COB光源的结温，并能囊括大功率产品的结温测试，提高了测试的效率，进而提高结温测试接单的效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，包括N个待测试COB光源、高温箱、数字万用表、高精度可编程直流电源，N个可编程直流电源、开关切换控制箱、数据采集器和上位机；N为自然数且1≤N≤10；
所述高精度可编程直流电源与N个待测试COB光源电连接；
所述N个可编程直流电源与N个待测试COB光源一一对应电连接；
所述数字万用表分别与高精度可编程直流电源和N个可编程直流电源电连接；
所述开关切换控制箱分别与数字万用表、高精度可编程直流电源、N个可编程直流电源和上位机电连接；
所述数据采集器与N个待测试COB光源连接；
所述上位机分别与数字万用表、高精度可编程直流电源、N个可编程直流电源和数据采集器连接；
所述高温箱内部设有工作室，用于控制N个待测试COB光源的环境温度；
所述N个待测试COB光源放置于高温箱内部；
所述数字万用表用于测量N个待测试COB光源的电参数；
所述高精度可编程直流电源用于对N个待测试COB光源提供小电流点亮；
所述N个可编程直流电源用于对N个待测试COB光源提供正常工作电流点亮；
所述开关切换控制箱用于通过电子继电器控制高精度可编程直流电源和数字万用表进行切换不同待测试COB光源的供电和测量电参数，还用于控制N个可编程直流电源的通断；
所述数据采集器用于采集N个待测试COB光源不同位置的温度数据；
所述上位机用于控制开关切换控制箱的电子继电器的切换，控制和读取数字万用表、高精度可编程直流电源和N个可编程直流电源的参数，读取数据采集器的温度数据，使用电学法的热瞬态测试的原理完成N个待测试COB光源的结温测试。
2.根据权利要求1所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，所述上位机运用Labview软件来完成N个待测试COB光源的结温测试。
3.根据权利要求1所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，所述上位机使用电学法的热瞬态测试的原理完成N个待测试COB光源的结温测试具体包括如下步骤：
拟合出一条小电流运行时电压与TC温度的线性曲线；然后设置COB光源的参数，此处参数输入待测试COB光源的串并、曲线测试的温度、工作电流电压及工作温度，接着选择曲线运行，系统根据用户输入的串并来输出每个COB光源的电流电压，并进行温度曲线运行；每个温度运行稳定时就会测量COB光源电流电压及粘结的温度，并记录到表格中；粘结的温度包括COB的Tc点温度、COB基板温度、散热器温度、高温箱上层温度以及高温箱下层温度；在测试温度曲线的过程中，系统会每隔n分钟就进行判稳，判稳条件为粘结的温度在当前时间的温度与n分钟前的温度差值小于设定值；当测完所有温度曲线后，将对拟合出来的曲线进行判误，判误条件为R2≥0.9999，R2为度量拟合优度的统计量，是指回归直线对观测值的拟合程度；若测出的曲线不符合条件，系统将重新进行测试，且表格数据清空，如确认无误，则所有数据保存到表格中，且通知用户测试完成；接着人工会再次确认一次运行是否无误，数据是否有问题，若有问题，则重新测试；若无误，则接下就是进行结温测试，而结温测试COB光源点亮的电流电压以及运行的环境温度，就是一开始设置的工作电流、工作电压以工作温度；N个COB光源同时点亮m小时后，就会同时检测N个光源的结温，此处的结温测试是通过切换小电流，读取光源切换瞬间的切换电压，此时切换电压就是线性曲线的x值，代入线性曲线得到y值，也就是COB光源的结温；每次读取完结温数据，就会存储到相应的表格中。
4.根据权利要求3所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，结温测试过程中的每个环节都会有检测功能，检测每个环节是否正常运行；在参数设置部分，检测光源是否按设置值点亮，如果没有正常点亮或者点亮的电流电压与设置值不符，则会报警，通知用户来进行更改，若检测到以正确的电流电压正常点亮，则正常运行；在温度监控部分，如果检测到高温箱没有以设置的温度正常运行或者温度一直在波动，则会报警，通知用户进行修改，如没有问题，则正常运行。
5.根据权利要求3所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，拟合出一条小电流运行时电压与TC温度的线性曲线具体包括如下步骤：
采用三组数据来拟合线性曲线，检测三个温度下小电流点亮下的电压以及TC点温度，获得三组不同温度的电压及TC点温度，用这三组数据来拟合曲线，此处拟合曲线通过散点图来获得，其中拟合曲线要求R2≥0.9999。
6.根据权利要求5所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，拟合线性曲线时，使用高精度的IT6236电源以及高精度的34454A万用表分别来进行点亮和测量；即通过34465A万用表分别读取N个用T6236电源小电流点亮的COB光源在不同环境下点亮的电参数及温度，获得Vf-T曲线。
7.根据权利要求3所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，进行结温测试时，在Labview软件的设置界面设置工作电流、电压控制N个可编程直流电源来独立控制N个COB光源的点亮；在Labview软件的设置界面设置高温箱中相应的环境温度，待N个COB光源及高温箱稳定后，通过高精度可编程直流电源分别切换N个待测试COB光源的工作电流，获得切换电压，并代入拟合曲线的线性方程，并算出结温；其中拟合曲线为Tj＝k*U0+b，其中k<0,b>0,U0为切换电压,Tj为结温。
8.根据权利要求3所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，判稳条件为粘结的温度在当前时间的温度与n分钟前的温度差值连续判断2次小于设定值。
9.根据权利要求3所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，n＝2；设定值为0.01；m＝1。
10.根据权利要求1所述的多个COB光源结温同时测试系统，其特征在于，所述数据采集器为34972A采集器。
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