一、 序文
LED 照明工业开展到现在,咱们对LED 照明产品规范和检测办法的回忆、小结的时分现已根本到来。传统的 LED 及其模块光、色、电参数检测办法有电脉冲驱动,CCD 快速光谱丈量法,也有在必定的条件下,热平衡后的丈量法,但这些办法的丈量条件和成果与LED 进入照明用具内的实践作业情况都相差甚远。文章介绍了经过Vf—TJ 曲线的标出并操控LED 在控定的结温下丈量其光、色、电参数不仅对选用LED的照明用具的怎么确保LED 作业结温供给了方针限位,一起也使LED 及其模块的光、色、电参数的丈量参数更接近于实践的使用条件。文章还介绍了选用LED的照明用具如丈量LED 的结温并确认LED 参考点的限值温度与结温的函数联系。这对快速评价选用LED 的照明用具的作业状况和使用寿命供给了一个有用的途径。
二、 LED 模块的光电参数和检测办法的现状和改善办法
1、传统的LED 模块的检测办法
现在传统的 LED 模块的检测办法主要有两种,第一种是选用脉冲丈量的办法,它是把照明LED 模块固定在丈量设备上(例如积分球的丈量方位等),选用脉冲恒流电源与瞬时丈量光谱仪的同步联动,即对LED 宣布数十毫秒～数佰毫秒恒流的脉冲电流的一起,同步翻开瞬时丈量光谱仪器的快门,对LED 宣布的光参数(光通量、光色参数等)进行快速检测,一起,也同步收集LED 的正向压降和功率等参数。由于这种办法在检测进程中,LED 的结温简直等同于室温,所以,丈量成果的光效高,光色和电参数与实践使用情况有显着差异,这一般都是LED 芯片(器材)生产商选用的快速检测办法,而与LED 实践使用在终究照明用具中的状况不具有可参比性。
第二种检测办法是把LED模块安装在检测设备上后,或许带上一固定的散热器(也或许具有基座控温功用),给LED施加其宣称的作业电流,受传统的照明光源检测办法的影响,也是比及LED到达热平衡后再开端丈量它的光电参数。这种办法看似比较紧密,但实践上,它的热平衡条件和作业条件与此类LED装入终究的照明用具中的状况仍没有好的关联性,因而所测的光电参数与往后实践的使用状况的参数仍不具有可参比性。现已公布的GB/T24824—2009/CIE 127-2007NEQ《一般照明用LED模块的根本功能的丈量办法》规范中,在这方面是这样规则的：“实验或丈量时LED模块应作业在热平衡状况下,在监督环境温度的一起,最好能监督LED模块本身的作业温度,以确保实验的可复现性。如或许监测LED模块结电压,则应首选监测结电压。不然,应监测LED模块指定温度丈量点的温度”。可见在监测结电压的条件下来丈量LED 模块的光电参数是确保检测重现性的首选计划,可是,规范中没有指明在模仿实践使用结温条件下检测LED 模块的光、色、电参数。
2、LED 模块丈量办法的改善
众所周知,LED 的光、电参数特性与它的作业时的结温密切相关,同一个LED 产品,结温的不会形成这些参数的显着不同,这也形成了同一个LED 光、色、电参数丈量成果的显着不共同性,所以丈量LED 的光电参数首先应考虑在设定的作业结温的条件下来进行。别的,LED 由于封装的工艺、资料等差异,其宣称的最高作业结温是显着不同的,为了确保LED 照明产品具有高效、长命的特色,LED 实践的作业结温应显着低于最高作业结温。例如,现在咱们许多选用的LED 封装办法和技能,在LED 的发光面前,都具有高分子硅胶加荧光粉的覆盖层。实践证明,要使此类LED 照明用具,到70%的光通保持率的时刻要≥6 万小时,其作业结温有必要保持在70℃～75℃以下。从进步光效和使用寿命的视点来讲,LED 的作业结温能保持在60℃以下更好,但从照明用具的造型、体积、性价比来讲,则应该操控在能到达预期的光效和使用寿命的基础上把LED的最高作业结温操控在70℃～75℃最为适宜。为了使LED 及其模块的光、色、电参数的检测也尽或许接近于实践使用的结温状况,就有必要处理怎么丈量LED的结温并能在这一结温下进行光、色、电参数的检测问题。
(1)现在LED 的结温丈量办法大概有
1)经过丈量管脚温度和芯片耗散功率和热阻系数求得结温。可是由于耗散功率和热阻系数的不精确,所以丈量精度比较低。
2)红外热成像法,使用红外非触摸温度仪直接丈量LED 芯片的温度,但要求被测器材处于未封装的状况,别的对LED 封装资料折射率有特殊要求,不然无法精确丈量,丈量精度比较低。
3)使用发光光谱峰位移测定结温,也是一种非触摸的丈量办法,直接从发光光谱确认禁带宽度移动技能来丈量结温,这一办法对光谱测验仪器分辩精度要求较高,发光峰位的精度测定难度较大,而光谱峰位移1 纳米的差错改变就对应着丈量结温约30 度的改变,所以丈量精度和重复性都比较低。
4)向列型液晶热成像技能,对仪器分辩率要求高,只能丈量未封装的单个裸芯片,不能丈量封装后的LED。
5)使用二极管 PN 结电压与结温的Vf-TJ 联系曲线,来丈量LED 的结温。
从上述介绍的各种 LED 结温的丈量办法可看出,选用监督二极管PN 结电压的改变来计算结温的办法最具有可行性而且丈量精度也最高,所以在许多集成IC 电路中,为了检测IC 芯片的作业结温,往往会刻出或值入1 个或几个二极管,经过丈量其正向电压降的改变来到达丈量芯片结温的意图。
(2)现在国际上较先进的Vf—TJ 丈量办法
现在国际上先进的 Vf—TJ 丈量办法是把被测的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到达140℃左右,随后让缸内硅油天然冷却,只需冷却时硅油温度下降的速度足够慢,就能够以为LED 的结温与LED 的热沉的温度是根本共同的,在此进程中,依据所测的硅油温度,每下降2℃～10℃时瞬时给LED 输入规则的电流脉冲,并丈量其在这一温度下的正向电压降,把这一丈量点的温度和正向电压降导入到电脑软件的数据库,从140℃左右开端,随温度的下降,每下降一个设定的等分温度丈量一次热沉温度和正向电压降,一向丈量到25℃左右,当完结这一组丈量数据并导入到电脑软件的数据库后,由软件发作一个Vf—TJ 曲线。这一办法归于在温度下降时丈量办法,关于丈量来说是可行的,可是由于实验室的环境温度是衡定的(一般为25℃),而硅油缸的油温是从高到低下降的,这就形成当硅油缸的油温较高时,由于与实验室环境温度的温差大而使冷却速度较快,为了确保丈量的精确性选用了恰当的办法使硅油缸在温度较高时温度下降不致于太快,但当硅油缸温度较低时,由于与室温的温差太小而使冷却的速度太慢,这大大延长了这一检测进程的丈量时刻。由于上述原因,这一温度下降时的丈量办法在标定Vf—TJ 进程是不或许短的,(大约需4～5 小时),不然将发作显着的丈量差错。别的,这种检测设备油缸是固定的,要丈量第二组,时刻很慢。还有上述加热设备是在硅油缸外面的底部,加热与控温以及丈量的温度都存在显着的滞后,这也形成这一办法丈量结温的精确性比较差。
(3)新的Vf—TJ 检测办法
本组织创造的检测办法是选用温度上升时的丈量办法,选用电脑设定的PID(积分、微分加上加热与不加热时刻份额操控)办法来加热和操控硅油缸的温度,即在硅油缸加热的开端段,加热时刻与不加热时刻的份额是很小的,而且可调,使硅油缸温度上升速率能确保LED 结温、热沉与硅油温度的共同性,跟着硅油温度的逐渐上升,与室温的温差也随之加大,此刻PID 加热和控温体系会主动加大加热时刻与不加热时刻的份额,(实践加大了单位时刻内的加热功率)所以能确保硅油缸内硅油的温度上升速率一直保持在设定的速率上,不会由于硅油温度与环境温度的差异不同而发作油温上升的速率不同。能够设定让硅油衡温在使用温度规模的任一温度值上,也能够完结0.1℃/分钟～2℃/分钟的升温速率。
在每次升温阶段后,具有一个衡温操控阶段,即升温阶段和衡温阶段形成了阶梯式控温曲线。跟着温度阶梯式上升,丈量正向电压能够设定成每上升0.5℃丈量一次,而且能够以0.5℃的距离,可逐渐调整到每上升10℃丈量一次。为了确保控温以及丈量的温度的及时性,选用内置式加热,别的又为了确保硅油缸内油温的共同性,在油缸底部加有一个磁性感应的拌和条,使用外部电机滚动并经过磁感应带动这一拌和磁条在油缸内滚动,这一滚动速度可调,然后确保了油缸内的硅油温差保持在0.2℃规模内。本丈量设备由于硅油温度上升的速率简直共同,而且实施阶梯式升温文控温,然后能确保在合理的温度上升速率的条件下得到精确的检测成果,而且检测时刻(从25℃到140℃约为2.5 个小时左右)能显着低于现在国际上已有的检测设备的丈量时刻。现在国际上已有的检测设备是单硅油缸结构,本丈量设备选用双硅油缸结构,当完结一组样品的丈量后,替换一个硅油缸可马上开端第二组LED 的检测。本丈量设备在每一个丈量温度点测得的温度和LED 正向电压降后,导入到数据库并由编制的软件生成Vf—TJ 曲线。
