LED模块光色电参数新检测方法灯具内LED的PN结的结温检测方法.pptx
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1、Deficiency and improvement means of testing methods of LED lighting productsYu Anqi,China National Light Source Quality Supervision Testing Centre(Shanghai),China National Lighting Fitting Quality Supervision Testing Centre,Shanghai Alpha Lighting Equipment Testing Ltd.摘摘要要:传传统统的的LED及及其其模模块块光光、色色、电电
2、参参数数检检测测方方法法有有脉脉冲冲电电流流驱驱动动,CCD快快速速光光谱谱测测量量法法,也也有有在在一一定定的的条条件件下下,热热平平衡衡后后的的测测量量法法,但但这这些些方方法法的的测测量量条条件件和和结结果果与与LED进进入入照照明明器器具具内内的的实实际际工工作作情情况况都都相相差差甚甚远远。文文章章介介绍绍了了通通过过VfTJ曲曲线线的的标标出出并并控控制制LED在在设设定定的的结结温温下下测测量量其其光光、色色、电电参参数数,不不仅仅对对采采用用LED的的照照明明器器具具的的如如何何保保证证LED工工作作结结温温提提供供了了目目标标限限值值,同同时时也也使使LED及及其其模模块块的
3、的光光、色色、电电测测量量的的参参数数更更接接近近于于实实际际的的应应用用条条件件。文文章章还还介介绍绍了了采采用用LED的的照照明明器器具具如如何何测测量量LED的的结结温温并并确确定定LED参参考考点点的的限限值值温温度度与与结结温温的的函函数数关关系系。这这对对快快速速评评估估采采用用LED的的照照明明器器具具的的工工作作状态和使用寿命提供了一个有效的途径。状态和使用寿命提供了一个有效的途径。关键词:关键词:标定、标定、VfTJ曲线、曲线、LED结温、修正、参考点温度结温、修正、参考点温度 一、序言一、序言 对于一个新兴的产品,其产品自身的发展总是对于一个新兴的产品,其产品自身的发展总是
4、先于产品标准和检测方法。虽然产品的标准和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的制订越及时,就越能减少产品研发过程的盲目性。目性。LEDLED照明产业发展到现
5、在,我们对照明产业发展到现在,我们对LEDLED照照明产品标准和检测方法的回顾、小结的时候已明产品标准和检测方法的回顾、小结的时候已经基本到来经基本到来 1、传统的传统的LEDLED模块的检测方法模块的检测方法 目前传统的目前传统的LEDLED模块的检测方法主要有两种模块的检测方法主要有两种*第第一一种种是是采采用用脉脉冲冲测测量量的的方方法法,它它是是把把照照明明LEDLED模模块块固固定定在在测测量量装装置置上上(例例如如积积分分球球的的测测量量位位置置等等),采采用用脉脉冲冲恒恒流流电电源源与与瞬瞬时时测测量量光光谱谱仪仪的的同同步步联联动动,即即对对LEDLED发发出出数数十十毫毫秒秒
6、数数佰佰毫毫秒秒恒恒流流的的脉脉冲冲电电流流的的同同时时,同同步步打打开瞬时测量光谱的快门,对开瞬时测量光谱的快门,对LEDLED(光、色、电参数)进行快速检测。(光、色、电参数)进行快速检测。特特点点:LEDLED的的结结温温几几乎乎等等同同于于室室温温,所所以以光光效效高高,光光、电电参参数数与与实实际际使使用用有有明显差异,不具有可参比性。明显差异,不具有可参比性。*第第二二种种检检测测方方法法是是把把LEDLED模模块块安安装装在在检检测测装装置置上上后后,可可能能带带上上一一固固定定的的散散热热器器,给给LEDLED施施加加其其声声称称的的工工作作电电流流(可可能能具具有有基基座座控
7、控温温功功能能),受受传传统统的的照照明明光光源源检检测测方方法法的的影影响响,也也是是等等到到LEDLED达达到到热热平平衡衡时时开开始始测测量量它它的的光光电电参参数。数。特特点点:这这种种方方法法看看似似比比较较严严密密,但但实实际际上上,它它的的热热平平衡衡条条件件和和工工作作条条件件与与此此类类LEDLED装装入入最最终终的的照照明明器器具具中中的的状状态态仍仍没没有有好好的的关关联联性性,所所以以所所测测光光电电参参数与今后实际的应用状态的参数仍不具有可参比性。数与今后实际的应用状态的参数仍不具有可参比性。已已 颁颁 布布 的的 GB/T24824GB/T248242009/CIE
8、 2009/CIE 127-2007 127-2007 NEQNEQ普普通通照照明明用用LEDLED模模块块的的基基本本性性能能的的测测量量方方法法标标准准中中规规定定:“试试验验或或测测量量时时LEDLED模模块块应应工工作作在在热热平平衡衡状状态态下下,在在监监视视环环境境温温度度的的同同时时,最最好好能能监监视视LEDLED模模块块自自身身的的工工作作温温度度,以以保保证证试试验验的的可可复复现现性性。如如可可能能监监测测LEDLED模模块块结结电电压压,则则应应首首选选监监测测结结电电压压。监监测测结结电电压压的的本本质质是是监监测测LEDLED模模块块的的结结温温,可可见见在在监监测
9、测结结电电压压的的条条件件下下来来测测量量LEDLED模模块块的的光光电电参参数数是是保保证证检检测测重重现现性性的的首首选选方方案案,但但是是,标标准准中中没没有有指指明明在在模模拟拟实实际际使使用用结温结温条件下检测条件下检测LEDLED模块的模块的光、色、电参数。光、色、电参数。已经颁布的标准中测量方法已经颁布的标准中测量方法*LEDLED所所测测的的光光、电电参参数数与与它它的的工工作作时时的的结结温温密密切切相相关关,同同一一个个LEDLED产产品品,结结温温的的不不同同会会造造成成这这些些参参数数的的明明显显不不同同,所所以以测测量量,LEDLED的光电参数首先应的光电参数首先应考
10、虑在设定的工作结温的条件下来进行。考虑在设定的工作结温的条件下来进行。与与传传统统光光源源不不同同的的是是,仅仅仅仅保保持持LEDLED模模块块测测量量环环境境的的一一样样是是无无法法保证测量结果的重复性的。保证测量结果的重复性的。*因因为为封封装装工工艺艺、材材料料等等差差异异,最最高高工工作作结结温温是是明明显显不不同同的的,为为了了保保证证具具有有高高效效、长长寿寿的的特特点点,实实际际的的工工作作结结温温应应明明显显低低于于最最高高工工作作结结温温。例例如如,目目前前我我们们大大量量采采用用的的封封装装技技术术,在在LEDLED的的发发光光面面前前,都都具具有有高高分分子子硅硅胶胶加加
11、荧荧光光粉粉的的覆覆盖盖层层。实实践践证证明明,要要使使此此类类LEDLED照照明明器器具具,L70L70时时间间要要66万万小小时时,其其工工作作结结温温必必须须在在7070以以下下。从从提提高高光光效效和和使使用用寿寿命命的的角角度度讲讲,工工作作结结温温在在6060以以下下更更好好,但但从从照照明明器器具具的的造造型型、体体积积、性性价价比比来来讲讲,则则应应在在能能达达到到预预期期的的光光效效和和使使用用寿寿命命的的基基础础上上把把最最高高工工作作结结温温控控制制在在65657070最最为为合合适适。为为了了使使LEDLED及及其其模模块块的的光光、色色、电电参参数数的的检检测测也也尽
12、尽可可能接近于实际应用的结温状态,就必须定结温测量光、色、电能接近于实际应用的结温状态,就必须定结温测量光、色、电2、LEDLED模块测量方法的改进模块测量方法的改进 1)1)通通过过测测量量管管脚脚温温度度和和芯芯片片耗耗散散功功率率和和热热阻阻系系数数求求得得结结温温。但但是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。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)2)外外部部热热成成像像法法,要要求求LEDLED处处于于未未封封装装的的状状态态,另另外外对对封封装装材材料料折射率有特殊要求,否则无法准确测量,测量精度比较低。折射率有特殊要求,否则无法准确测量,测量精度比
13、较低。3)3)利利用用发发光光光光谱谱峰峰位位移移测测定定结结温温,是是一一种种非非接接触触的的测测量量方方法法,直直接接从从发发光光光光谱谱确确定定禁禁带带宽宽度度移移动动技技术术来来测测量量结结温温,这这一一方方法法对对光光谱谱测测试试仪仪器器分分辨辨精精度度要要求求较较高高,发发光光峰峰位位的的精精度度测测定定难难度度较较大大,而而光光谱谱峰峰位位移移1 1纳纳米米的的误误差差变变化化就就对对应应着着测测量量结结温温约约3030度度的的变变化化,所以测量精度和重复性都比较低。所以测量精度和重复性都比较低。4)4)向向列列型型液液晶晶热热成成像像技技术术,对对仪仪器器分分辨辨率率要要求求高
14、高,只只能能测测量量未未封封装的单个裸芯片,不能测量封装后的装的单个裸芯片,不能测量封装后的LEDLED。5)5)利利用用二二极极管管PNPN结结电电压压与与结结温温的的V Vf fT TJ J关关系系曲曲线线,来来测测量量LEDLED的的结温。结温。(1 1)目前)目前LEDLED的结温测量方法大概有的结温测量方法大概有LED最具有可行性的结温测量方法最具有可行性的结温测量方法从上述介绍的各种从上述介绍的各种LEDLED结温的测量方法可结温的测量方法可看出,采用监视二极管看出,采用监视二极管PNPN结电结电压来推算压来推算结温的方法最具有可行性并且测量精度结温的方法最具有可行性并且测量精度也
15、最高,也最高,所以在很多集成所以在很多集成ICIC电路中,为电路中,为了检测了检测ICIC芯片的工作结温,往往会刻出芯片的工作结温,往往会刻出或值入或值入1 1个或几个二极管,通过测量其正个或几个二极管,通过测量其正向电压降的变化来达到测量芯片结温的向电压降的变化来达到测量芯片结温的目的。目的。(2 2)目前国际上较先进的)目前国际上较先进的V Vf fT TJ J测测量方法量方法1 1)把把被被测测的的LEDLED放放入入在在硅硅油油缸缸内内,加加热热硅硅油油缸缸达达到到1301302 2)自自然然冷冷却却,每每下下降降221010时时瞬瞬时时给给LEDLED输输入入规规定定的电流脉冲的电流
16、脉冲,并测量这一温度和正向电压降并测量这一温度和正向电压降3 3)把把这这一一测测量量点点的的温温度度和和正正向向电电压压降降导导入入到到电电脑脑软软件件的数据库的数据库,由软件产生一个由软件产生一个V Vf fT TJ J曲线。曲线。这这一一方方法法属属于于在在温温度度下下降降时时测测量量方方法法,缺缺点点是是:当当硅硅油油缸缸的的油油温温较较高高时时,与与环环境境温温度度的的温温差差大大而而使使冷冷却却速速度度较较快快,为为了了保保证证测测量量的的准准确确性性采采用用了了适适当当的的措措施施使使硅硅油油缸缸在在温温度度较较高高时时温温度度下下降降不不致致于于太太快快,但但当当硅硅油油缸缸温
17、温度度较较低低时时,与与室室温温的的温温差差太太小小而而使使冷冷却却的的速速度度太太慢慢,这这大大大大延延长长了了这这一一检检测测过过程程的的测测量量时时间间。加加热热在外部,控温和测量存在明显的滞后,影响准确性。在外部,控温和测量存在明显的滞后,影响准确性。(3)新的)新的VfTJ检测方法检测方法 采采用用电电脑脑设设定定的的PID(积积分分、微微分分加加上上加加热热与与不不加加热热时时间间比比例例控控制制)方方法法来来加加热热和和控控制制硅硅油油缸缸的的温温度度,从而保证了油缸内的硅油温差保持在从而保证了油缸内的硅油温差保持在0.2范围内。范围内。可可以以以以0.5的的间间隔隔测测量量一一
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