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LED模块的光电参数和检测方法的现状和改进方法

导读: 本文介绍了通过Vf—TJ 曲线的标出并控制LED 在控定的结温下测量其光、色、电参数不仅对采用LED的照明器具的如何保证LED 工作结温提供了目标限位,同时也使LED 及其模块的光、色、电参数的测量参数更接近于实际的应用条件。

  一、序言

  对于一个新兴的产品,其产品自身的发展总是先于产品标准和检测方法。虽然产品的标准和检测方法不可能先于产品的研发,但是,产品的标准和检测方法应尽可能地紧跟产品设计开发的进度,因为产品的标准和检测方法的制定过程本身就是对产品研发过程的回顾研讨和小结,只要条件基本成熟,产品标准和检测方法的制订越及时,就越能减少产品研发过程的盲目性。LED照明产业发展到现在,我们对LED照明产品标准和检测方法的回顾、小结的时候已经基本到来。

  二、LED模块的光电参数和检测方法的现状和改进方法

  1、传统的LED模块的检测方法

  目前传统的LED模块的检测方法主要有两种,第一种是采用脉冲测量的方法,它是把照明LED模块固定在测量装置上(例如积分球的测量位置等),采用脉冲恒流电源与瞬时测量光谱仪的同步联动,即对LED发出数十毫秒~数佰毫秒恒流的脉冲电流的同时,同步打开瞬时测量光谱仪器的快门,对LED发出的光参数(光通量、光色参数等)进行快速检测,同时,也同步采集LED的正向压降和功率等参数。

  第二种检测方法是把LED模块安装在检测装置上后,可能带上一固定的散热器(也可能具有基座控温功能),给LED施加其声称的工作电流,受传统的照明光源检测方法的影响,也是等到LED达到热平衡后再开始测量它的光电参数。这种方法看似比较严密,但实际上,它的热平衡条件和工作条件与此类LED装入最终的照明器具中的状态仍没有好的关联性,因此所测的光电参数与今后实际的应用状态的参数仍不具有可参比性。

  2、LED模块测量方法的改进

  众所周知,LED的光、电参数特性与它的工作时的结温密切相关,同一个LED产品,结温的不会造成这些参数的明显不同,这也造成了同一个LED光、色、电参数测量结果的明显不一致性,所以测量LED的光电参数首先应考虑在设定的工作结温的条件下来进行。例如,目前我们大量采用的LED封装方法和技术,在LED的发光面前,都具有高分子硅胶加荧光粉的覆盖层。

  (1)目前LED的结温测量方法大概有

  1)、通过测量管脚温度和芯片耗散功率和热阻系数求得结温。但是因为耗散功率和热阻系数的不准确,所以测量精度比较低。

  2)、红外热成像法,利用红外非接触温度仪直接测量LED芯片的温度,但要求被测器件处于未封装的状态,另外对LED封装材料折射率有特殊要求,否则无法准确测量,测量精度比较低。

  3)、利用发光光谱峰位移测定结温,也是一种非接触的测量方法,直接从发光光谱确定禁带宽度移动技术来测量结温,这一方法对光谱测试仪器分辨精度要求较高,发光峰位的精度测定难度较大,而光谱峰位移1纳米的误差变化就对应着测量结温约30度的变化,所以测量精度和重复性都比较低。

  4)、向列型液晶热成像技术,对仪器分辨率要求高,只能测量未封装的单个裸芯片,不能测量封装后的LED。

  5)、利用二极管PN结电压与结温的Vf-TJ关系曲线,来测量LED的结温。

  从上述介绍的各种LED结温的测量方法可看出,采用监视二极管PN结电压的变化来推算结温的方法最具有可行性并且测量精度也最高,所以在很多集成IC电路中,为了检测IC芯片的工作结温,往往会刻出或值入1个或几个二极管,通过测量其正向电压降的变化来达到测量芯片结温的目的。

  (2)目前国际上较先进的Vf—TJ测量方法

  目前国际上先进的Vf—TJ测量方法是把被测的LED连上引出线放入在硅油缸内,随后加热硅油缸使硅油的温度达到140℃左右,随后让缸内硅油自然冷却,只要冷却时硅油温度下降的速度足够慢,就可以认为LED的结温与LED的热沉的温度是基本一致的,在此过程中,根据所测的硅油温度,每下降2℃~10℃时瞬时给LED输入规定的电流脉冲,并测量其在这一温度下的正向电压降,把这一测量点的温度和正向电压降导入到电脑软件的数据库,从140℃左右开始,随温度的下降,每下降一个设定的等分温度测量一次热沉温度和正向电压降,一直测量到25℃左右,当完成这一组测量数据并导入到电脑软件的数据库后,由软件产生一个Vf—TJ曲线。这一方法属于在温度下降时测量方法,对于测量来说是可行的。

  (3)新的Vf—TJ检测方法

  本机构发明的检测方法是采用温度上升时的测量方法,采用电脑设定的PID(积分、微分加上加热与不加热时间比例控制)方法来加热和控制硅油缸的温度,即在硅油缸加热的起始段,加热时间与不加热时间的比例是很小的,并且可调,使硅油缸温度上升速率能保证LED结温、热沉与硅油温度的一致性,随着硅油温度的逐步上升,与室温的温差也随之加大,此时PID加热和控温系统会自动加大加热时间与不加热时间的比例。

 

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