CN202101835U - 一种大功率白光led温度特性测量实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于大功率白光LED实验装置，旨在提供一种高等院校关于大功率白光LED温度特性研究与测量的实验装置。该实验装置包括实验箱底板，实验箱底板的一端安装着大功率白光LED加热/致冷装置总成，另一端对应安装着光强探测器总成；二者之间还可设有暗筒，且三者处于一轴线上。本实用新型的实验装置可配合电源、电参数测量仪和温度控制仪，进行普通LED和大功率白光LED的温度特性测量与研究，特别是大功率白光LED光电特性随温度变化的实验。

Description

一种大功率白光LED温度特性测量实验装置

技术领域

本实用新型属于大功率白光LED实验装置，更具体地说，它属于高等院校关于大功率白光LED温度特性研究与测量的实验装置。

背景技术

大功率白光LED以其发光效率高、寿命长、环保等优点，被广泛用于照明和显示等领域。但是，大功率白光LED在工作过程中产生大量的热，其PN结温的上升使发光效率降低、光谱红移、寿命缩短。可见，温度是影响大功率LED应用的重要因素。因此，测量温度对LED电流、电压、光强分布、发光效率等光电参数在科研、生产和高等院校教学中具有重要的应用价值。目前国内高等院校只有测量普通LED电特性(伏安特性)的实验装置，未见有测量与研究LED特别是大功率白光LED光电特性随温度变化的实验装置。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能进行大功率白光LED温度特性测量与研究的实验装置。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种大功率白光LED温度特性测量实验装置，包括实验箱底板，所述实验箱底板的一端安装着大功率白光LED加热/致冷装置总成，另一端对应安装着光强探测器总成。

作为本实用新型的进一步改进，所述大功率白光LED加热/致冷装置总成固定在LED发光角度调节盘总成的表盘表面；所述大功率白光LED加热/致冷装置总成与所述光强探测器总成之间还设有暗筒，且三者处于一轴线上。

作为本实用新型的进一步改进，所述暗筒的一端设有可旋入暗筒固定座中的螺纹端口，另一端为所述光强探测器总成的插入口。

作为本实用新型的进一步改进，所述大功率白光LED加热/致冷装置总成中设有半导体加热/致冷芯片；所述半导体加热/致冷芯片的一端紧贴散热器，另一端紧贴传导铝棒；所述传导铝棒的另一端面凹槽处设有温度传感器，端面的顶部固定着所述大功率白光LED。

作为本实用新型的进一步改进，所述大功率白光LED处在角度调节盘表面的圆心位置，角度调节盘连同大功率白光LED加热/致冷装置总成角度调节范围为0度～±90度。

作为本实用新型的进一步改进，所述传导铝棒的外面套有绝缘套。

作为本实用新型的进一步改进，所述光强探测器总成内安装有集成可见光亮度传感器及放大电路板。

作为本实用新型的进一步改进，所述实验箱底板上还设有温度传感器插座、半导体加热/致冷芯片电源插座和光强探测器插座。

本实用新型的实验装置配合电源、电参数测量仪和温度控制仪，可进行普通LED和大功率白光LED的温度特性测量与研究。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

1、采用半导体加热/致冷芯片对LED进行0℃～70℃光电特性测量，克服了其它测量装置只能测量在室温或高于室温情况下测量LED特性的局限。装置结构简单、紧凑，不需要体积大的恒温箱或制冷设备，减少设备投资、节约能源；

2、光电特性测量采用人眼仿真的可见光亮度传感器作为光强探测器，代替市面上传统的光强测量仪用滤光片组合形成人眼视觉函数的光强探测器，不但降低了成本，并且测量非线性小，重复性好。

3、除了测量LED在恒流驱动下的温度特性，还能测量传统仪器所不具备的LED恒压驱动下的温度特性；

4、测量物理量多、方便、准确。

附图说明

图1是本实用新型的总结构图；

图2是大功率白光LED加热/致冷装置总成结构图；

图3是图2的左视图。

图中：风扇1    固定螺钉2    散热器3    半导体加热/致冷芯片4    压板5绝缘套6    传导铝棒7    温度传感器8    大功率白光LED9    风扇、LED电源及温度传感器插座10    半导体加热/致冷芯片电源插座11    光强探测器插座12    实验箱底板13    放大电路板14    可见光亮度传感器15    暗筒16    暗筒固定块17    大功率白光LED加热/致冷装置总成30    LED发光角度调节盘总成40    光强探测器总成50。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

图1中，所述的大功率白光LED加热/致冷装置总成30安装在LED发光角度调节盘总成40的角度调节盘表面，且大功率白光LED 9位于角度调节盘表面的圆心位置，角度调节盘的角度调节范围为0度～±90度，角度调节盘转动至某一角度，大功率白光LED 9也跟随转动至这一角度。所述的暗筒固定座17固定在实验箱底板13上，暗筒16的螺纹端口旋入暗筒固定座17并紧固，暗筒16的另一端口插入光强探测器总成50，用紧定螺钉固定。所述的风扇、LED电源及温度传感器插座10、半导体加热/致冷芯片电源插座11、光强探测器插座12固定在实验箱底板13上。

图1中，所述的集成可见光亮度传感器15内含PIN光电二极管、高增益放大器和二个互补式电流输出端，该光电二极管阵列的光谱特性及灵敏度都与人眼十分相似，因而能代替人眼去感受环境亮度的明暗程度，并将接收到的可见光转换成电流信号，配以外围电路放大电路板14，无须使用滤光片即可有效地衰减测量大功率白光LED 9光强时不必要存在的紫外光及红外光。

图2、图3中，所述的大功率白光LED加热/致冷装置总成30，为本实用新型的要点。半导体加热/致冷芯片4热端一面与散热器3紧贴，并用风扇1强行散热，半导体加热/致冷芯片4的另一面与传导铝棒7的一端面紧贴，利用压板5及固定螺钉2使风扇1、散热器3、半导体加热/致冷芯片4、传导铝棒7组合成一体，传导铝棒7的另一端面凹槽处装一温度传感器8，顶面安装一待测的大功率白光LED 9，传导铝棒7外套一绝缘套6，既保温，又防止烫手。半导体加热/致冷芯片4的加热或致冷工作方式由输入电流的方向决定，即由半导体加热/致冷芯片4引线二端施加的电压正负决定，通过电参数测量仪及温度控制仪的设定，达到大功率白光LED加热/致冷装置总成30处于加热或致冷的工作方式及所需高温或低温温度要求并保持恒温状态，适应实验环境要求。

结合附图，本实用新型具体的实施应用例如下：

1、大功率白光LED电特性(伏安特性)实验

大功率白光LED加热/致冷装置总成30与风扇、LED电源及温度传感器插座10之间用导线连接，配合电源及电参数测量仪，对大功率白光LED 9施加直流电压0～3.5V，观察大功率白光LED 9的发光亮度及电压和电流，画出大功率白光LED 9的I-U正向伏安曲线并得出大功率白光LED 9导通电压。

2、大功率白光LED光特性实验

(1)光强与电流关系实验

大功率白光LED加热/致冷装置总成30与风扇、LED电源及温度传感器插座10之间用导线连接，光强探测器插座12与光强探测器总成50之间用导线连接，配合电源及电参数测量仪对大功率白光LED 9进行光强与电流关系的实验。利用暗筒固定座17固定有暗筒16及光强探测器总成50称为316mm远场及光强探测器总成50直接插入暗筒固定座17称为100mm近场两种实验方法，再对大功率白光LED 9施加以250mA恒流电流进行光强测量，并从250mA开始，每步进10mA至320mA止，逐次测量及研究大功率白光LED9光强与电流的关系。

(2)光强角分布实验

在暗筒固定座17固定有暗筒16及光强探测器总成50称为316mm远场时进行，按光强与电流关系实验方法连接相关导线及测量仪器，对大功率白光LED9施加于300mA恒流电流，LED发光角度调节盘总成40的角度调节盘旋转至-40度，且大功率白光LED9也跟随转至-40度位置，测量其光强，然后，每步进10度至+40度止，逐次测量大功率白光LED9的光强，并分析其光强的分布特点。

3、大功率白光LED热学特性实验

(1)大功率白光LED施加恒流电流时发光效率与温度关系的实验

按光强与电流关系实验方法连接相关导线及测量仪器和温度控制仪，LED发光角度调节盘总成40的角度调节盘旋转至0度，且大功率白光LED9也跟随转至0度位置，并将大功率白光LED加热/致冷装置总成30中的半导体加热/致冷芯片4与半导体加热/致冷芯片电源插座11之间用导线连接，对大功率白光LED9施加于300mA恒流电流，温度控制仪设定温度+10℃，使大功率白光LED加热/致冷装置总成30处于“致冷”状态，待测量温度达到设定温度且稳定后，测量大功率白光LED9的电压、光强，然后，每步进10℃至+70℃止，在此过程中，当设定温度高于环境温度时，大功率白光LED加热/致冷装置总成30应处于“加热”状态，同时，逐次测量每个步进温度相对应的大功率白光LED9的电压和光强并分析大功率白光LED施加恒流电流时发光效率与温度变化的关系。

(2)大功率白光LED施加恒压电压时发光效率与温度关系的实验

该实验方法与大功率白光LED施加恒流电流时发光效率与温度关系的实验方法基本相同，只是对大功率白光LED9施加的不是恒流电流，而是恒压电压3V的情况下，逐次测量每个步进温度相对应的大功率白光LED9的电压和光强并分析大功率白光LED施加恒压电压时发光效率与温度变化的关系。

最后，还要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一个具体实施例。显然，本实用新型还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种大功率白光LED温度特性测量实验装置，包括实验箱底板(13)，其特征在于，所述实验箱底板(13)的一端安装着大功率白光LED加热/致冷装置总成(30)，另一端对应安装着光强探测器总成(50)。

2.根据权利要求1所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述大功率白光LED加热/致冷装置总成(30)固定在LED发光角度调节盘总成(40)的表盘表面；所述大功率白光LED加热/致冷装置总成(30)与所述光强探测器总成(50)之间还设有暗筒(16)，且三者处于一轴线上。

3.根据权利要求2所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述暗筒(16)的一端设有可旋入暗筒固定座(17)中的螺纹端口，另一端为所述光强探测器总成(50)的插入口。

4.根据权利要求1所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述大功率白光LED加热/致冷装置总成(30)中设有半导体加热/致冷芯片(4)；所述半导体加热/致冷芯片(4)的一端紧贴散热器(3)，另一端紧贴传导铝棒(7)；所述传导铝棒(7)的另一端面凹槽处设有温度传感器(8)，端面的顶部固定着所述大功率白光LED(9)。

5.根据权利要求4所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述大功率白光LED(9)处在角度调节盘表面的圆心位置，角度调节盘连同所述大功率白光LED加热/致冷装置总成(30)的角度调节范围为0度～±90度。

6.根据权利要求4所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述传导铝棒(7)的外面套有绝缘套(6)。

7.根据权利要求1所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述光强探测器总成(50)内安装有集成可见光亮度传感器(15)及放大电路板(14)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的大功率白光LED温度特性测量实验装置，其特征在于，所述实验箱底板(13)上还设有温度传感器插座(10)、半导体加热/致冷芯片电源插座(11)和光强探测器插座(12)。 

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