一种LED光电热特性的测试系统及其应用的制作方法

本发明涉及一种led光电热特性的测试系统及其应用，属于led性能测试的技术领域。

背景技术：

与传统光源相比，led具有诸多优势，目前已成为最具前景的固体光源，并被广泛应用于生产生活的各个领域。如何快速、准确的测试led在不同电热条件下的光特性对led产业的飞速发展起着重要的作用，而对led结温的测量，又是测试led光电热特性的重要一环。

目前led结温的测试方法主要包括管脚温度法、红外成像法、发光光谱峰位移法和电压法。管脚温度法需要测量管脚温度和芯片耗散功率跟热阻系数，因芯片耗散功率跟热阻系数的不准确，测量精度比较低；红外成像法只能测试未封装的芯片，无法实现led器件的无损坏测量，同时红外成像技术受被测led器件的光发射率、环境湿度等因素的影响，测试误差较大；发光光谱峰位移法对光谱仪分辨精度要求较高，发光峰位的精度测定难度较大，测量精度和重复性都比较低；电压法是在特定电流下，设定恒定的环境温度，使led结温等于环境温度，根据led的正向压降与led芯片温度成线性关系，测量两个温度间隔大于50度的点的正向电压，从而确定该led电压与温度的关系，电压法可以实现对led器件结温的非破坏性测试，但是其测量精确度有待进一步提高。

另外，现有技术中led测试系统的光学参数测量需要手动调节电流、电压、温度等各种参数，而且对led光学特性跟热学特性的测量系统是分开的，各部分需要单独测量，测量过程复杂。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种led光电热特性的测试系统

本发明还提供一种利用上述测试系统进行led光电热特性测试的方法。

发明概述：

本发明对led光学特性跟热学特性的测量进行了整合，并利用计算机软件对测试系统控制，在对led进行光电热特性测量后，得到不同温度下对应的led驱动电流、正向电压关系，根据温度与i/v曲线的关系，得出led光谱随电流、电压、温度的变化关系并建立光电热特性的整合模型。

本发明的技术方案为：

一种led光电热特性的测试系统，包括计算机、电源模块、电热测试模块和光学测试模块；计算机分别用与电源模块、电热测试模块和光学测试模块连接；所述电源模块还分别与电热测试模块和光学测试模块连接。

根据本发明优选的，所述电源模块包括电源电表和电源供应器；所述电热测试模块包括恒温腔、加热装置和温度控制器，恒温腔内设置有led；所述光学测试模块包括积分球和光谱仪；所述电源电表分别与计算机和led连接，计算机通过电源供应器与加热装置连接；所述温度控制器分别与加热装置和计算机连接；所述积分球分别与光谱仪和led连接，所述光谱仪与计算机连接。在测量i/v与温度的关系时，电源电表供给led脉冲电流，测量光谱时，电源电表供给led直流电流，并将测得的电流电压数据发送给计算机；所述电源供应器与计算机连接，用于供给恒温腔加热装置电源。恒温腔用于保持led环境温度的稳定，使led发光温度与环境温度相同；加热装置与温度控制器相连，用于加热恒温腔中的温度；温度控制器与计算机、加热装置相连，用于设定加热温度，并向计算机发送恒温腔的温度数据。光谱仪用于测试led光谱及光功率，并向计算机发送光谱、光功率数据，供计算机做进一步的处理。

所述计算机用于发送和接收数据，设置温度控制器的温度及不同的led发光电压、电流，并对接收到的数据进行处理，得出led在不同温度下的i/v曲线，进而得出led的发光光谱图随led顺向电压、电流、温度的变化关系并建立led光电热特性模型；所述电源模块用于供给led及其他测试模块电源，并将不同的电流、电压数据发送给计算机；所述的电热测试模块用于测量led在不同温度下的i/v曲线关系，对led的发光温度进行监控测量，使led发光受温度的影响控制在设定范围之内，并将收集到的数据发送到计算机处理；所述光学测试模块用于测试led在不同i/v下的光谱，并将光谱数据发送到计算机处理。

进一步优选的，所述积分球上设置有led灯座。

根据本发明优选的，计算机通过信号线分别用与电源模块、电热测试模块和光学测试模块连接。

一种利用上述测试系统进行led光电热特性测试的方法，包括步骤如下：

1、将标准光源放置于积分球的led灯座，接通标准光源的电源，对积分球进行校准；标准光源是指具有固定已知色温的光源，用来校准积分球；

2、将led放入恒温腔中，接通电源点亮led，测量led正向电压-脉冲电流-led发光温度-led光谱数据关系；

a1、设置恒温腔温度，待led发光温度与恒温腔温度平衡后，所述电源电表供给led脉冲电流，测量电源电表发送的led正向电压；依次增加脉冲电流的电流值，测量同一恒温腔温度下，不同脉冲电流对应的led正向电压；设置下一个恒温腔温度；脉冲电流的条件下，led自身产生的发光温度是可以忽略的。

a2、重复步骤a1直至达到恒温腔温度的上限，得到恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据关系；

a3、所述电源电表供给led恒定电流，led发出的光谱投入积分球内，光谱仪对不同时间点的led光谱数据进行测量，得到led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系；led发光会自身产生温度，根据步骤a2中的电流、电压、温度关系，进行光学测试时，不需要恒温腔的温度，利用led发光产生的温度，即可建立光电热的模型。

a4、将步骤a3得到的led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系与步骤a2测得的恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据关系进行比对，以“led正向电压/恒定电流”与“led正向电压/脉冲电流”相等为桥梁，得到同一恒定电流下，不同led发光温度对应的led光谱；

led发光温度对应所述恒温腔温度，供给led恒定电流时，恒温腔温度的温度值是led的发光温度，led发光温度是通过步骤a2中恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据确定的，即不同的温度会有一个对应的电流/电压；由于电压法测温度的时候是用的脉冲电流，所以led自发热忽略；

a5、待led发光温度降回室温，增加供给led的恒定电流，恒定电流的增量为50ma；

a6、重复步骤a3-a5，直至led的恒定电流增加至700ma，根据步骤a4中得出的同一恒定电流下不同led发光温度对应的led光谱，得到led正向电压-脉冲电流-led发光温度-led光谱的关系；

经过上述步骤后，得到led正向电压-脉冲电流-led发光温度-led光谱的关系，通过计算机软件给定不同的电流、电压值，即可得到对应的光谱。

根据本发明优选的，所述步骤a3中，所述光谱仪分别对led点亮后第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒、第30秒、第35秒、第40秒、第45秒、第50秒、第60秒、第120秒、第180秒、第240秒、第300秒、第1800秒的led光谱数据进行测量。

根据本发明优选的，所述恒温腔温度是指恒温腔中用于测试led的温度，恒温腔温度的温度范围为30℃～120℃。

根据本发明优选的，所述步骤a1中，依次增加脉冲电流值至150ma、200ma、250ma、300ma、350ma、400ma、450ma、500ma、550ma、600ma、650ma、700ma。

根据本发明优选的，所述步骤a1中，通过计算机设置恒温腔温度；下一个恒温腔温度比当前的恒温腔温度高20℃；通过计算机测量电源电表发送的led正向电压；通过计算机测量同一恒温腔温度下，不同脉冲电流对应的led正向电压。

根据本发明优选的，所述步骤a3中，计算机控制所述电源电表供给led恒定电流；计算机处理得到led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系；光谱仪对不同时间点的led光谱数据进行测量，并将led光谱数据发送给计算机进行处理，得到led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系；所述步骤a4中，计算机将步骤a3得到的led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系与步骤a2测得的恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据关系进行比对。

根据本发明优选的，所述步骤a5中，静置10分钟待led发光温度降回室温。

根据本发明优选的，所述步骤a1中，每次增加脉冲电流的电流值后静置10分钟，使led发光温度与恒温腔温度平衡。

根据本发明优选的，所述步骤2中，测量led正向电压-电流-led发光温度-led光谱的关系通过自动测试模式实现：

b1、通过计算机设置恒温腔温度、待测led电属性的电流最大值；

b2、计算机根据设置的恒温腔温度，待测led电属性的电流最大值和电热测试模块、光学测试模块返回的数据自动测量并记录led电热特性和光学特性；电热模块返回的数据包括，电热模块返回的通过led的电流、led的正向电压和恒温腔的温度，所述光学测试模块返回的数据包括，光学测试模块返回的通过led的电流、led的发光光谱数据；电热测试模块测量结束且计算机做记录后才测光学测试模块，因此，电热模块返回的通过led的电流与光学测试模块返回的通过led的电流是两个阶段内通过led的电流。

b3、对led电热特性和光学特性进行整合得到led正向电压-电流-led发光温度-led光谱的关系。

进一步优选的，所述步骤b1中恒温腔温度为30℃～120℃，待测led电属性的电流最大值为700ma。根据待测led所能承受电流最大值，设置led的电流最大值。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述led光电热特性的测试系统，通过计算机控制的电压法准确测试led结温的光电热集成特性，能在不同的电流及电压条件下，得出led的光电热整合模型；仅提供驱动电流或者正向压降，即可完整描述led的光电热特性，得到led的光谱数据，实现对led器件光电热特性的集成测试及不同光电热条件下的led光谱预测；测试过程简单、测量准确。

2.本发明所述led光电热特性的测试系统，对电压法进行了改进，对多个温度及同一温度下不同电流进行测量，从而得出更精确的温度/电压关系，提高了测试的准确性。

附图说明

图1为实施例1所述led光电热特性的测试系统的结构示意图；

图2为实施例2所述led光电热特性的测试系统的结构示意图；

图3为led光电热特性测试的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1所示。

一种led光电热特性的测试系统，包括计算机、电源模块、电热测试模块和光学测试模块；计算机分别用与电源模块、电热测试模块和光学测试模块连接；所述电源模块还分别与电热测试模块和光学测试模块连接。

实施例2

如图2所示。

如实施例1所述的led光电热特性的测试系统，所不同的是，所述电源模块包括电源电表和电源供应器；所述电热测试模块包括恒温腔、加热装置和温度控制器，恒温腔内设置有led；所述光学测试模块包括积分球和光谱仪；所述电源电表分别与计算机和led连接，计算机通过电源供应器与加热装置连接；所述温度控制器分别与加热装置和计算机连接；所述积分球分别与光谱仪和led连接，所述光谱仪与计算机连接。在测量i/v与温度的关系时，电源电表供给led脉冲电流，测量光谱时，电源电表供给led直流电流，并将测得的电流电压数据发送给计算机；所述电源供应器与计算机连接，用于供给恒温腔加热装置电源。恒温腔用于保持led环境温度的稳定，使led发光温度与环境温度相同；加热装置与温度控制器相连，用于加热恒温腔中的温度；温度控制器与计算机、加热装置相连，用于设定加热温度，并向计算机发送恒温腔的温度数据。光谱仪用于测试led光谱及光功率，并向计算机发送光谱、光功率数据，供计算机做进一步的处理。

所述计算机用于发送和接收数据，设置温度控制器的温度及不同的led发光电压、电流，并对接收到的数据进行处理，得出led在不同温度下的i/v曲线，进而得出led的发光光谱图随led顺向电压、电流、温度的变化关系并建立led光电热特性模型；所述电源模块用于供给led及其他测试模块电源，并将不同的电流、电压数据发送给计算机；所述的电热测试模块用于测量led在不同温度下的i/v曲线关系，对led的发光温度进行监控测量，使led发光受温度的影响控制在设定范围之内，并将收集到的数据发送到计算机处理；所述光学测试模块用于测试led在不同i/v下的光谱，并将光谱数据发送到计算机处理。

实施例3

如实施例2所述的led光电热特性的测试系统，所不同的是，所述积分球上设置有led灯座。

实施例4

如实施例1所述的led光电热特性的测试系统，所不同的是，计算机通过信号线分别用与电源模块、电热测试模块和光学测试模块连接。

实施例5

如图3所示。

一种利用实施例1-4任意一项所述测试系统进行led光电热特性测试的方法，包括步骤如下：

1、将标准光源放置于积分球的led灯座，接通标准光源的电源，对积分球进行校准；标准光源是指具有固定已知色温的光源，用来校准积分球；

2、将led放入恒温腔中，接通电源点亮led，测量led正向电压-脉冲电流-led发光温度-led光谱数据关系；

a1、设置恒温腔温度，待led发光温度与恒温腔温度平衡后，所述电源电表供给led脉冲电流，测量电源电表发送的led正向电压；依次增加脉冲电流的电流值，测量同一恒温腔温度下，不同脉冲电流对应的led正向电压；设置下一个恒温腔温度；脉冲电流的条件下，led自身产生的发光温度是可以忽略的。

a2、重复步骤a1直至达到恒温腔温度的上限，得到恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据关系；

a3、所述电源电表供给led恒定电流，led发出的光谱投入积分球内，光谱仪对不同时间点的led光谱数据进行测量，得到led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系；led发光会自身产生温度，根据步骤a2中的电流、电压、温度关系，进行光学测试时，不需要恒温腔的温度，利用led发光产生的温度，即可建立光电热的模型。

a4、将步骤a3得到的led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系与步骤a2测得的恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据关系进行比对，以“led正向电压/恒定电流”与“led正向电压/脉冲电流”相等为桥梁，得到同一恒定电流下，不同led发光温度对应的led光谱；

led发光温度对应所述恒温腔温度，供给led恒定电流时，恒温腔温度的温度值是led的发光温度，led发光温度是通过步骤a2中恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据确定的，即不同的温度会有一个对应的电流/电压；由于电压法测温度的时候是用的脉冲电流，所以led自发热忽略；

a5、待led发光温度降回室温，增加供给led的恒定电流，恒定电流的增量为50ma；

a6、重复步骤a3-a5，直至led的恒定电流增加至700ma，根据步骤a4中得出的同一恒定电流下不同led发光温度对应的led光谱，得到led正向电压-脉冲电流-led发光温度-led光谱的关系；

经过上述步骤后，得到led正向电压-脉冲电流-led发光温度-led光谱的关系，通过计算机软件给定不同的电流、电压值，即可得到对应的光谱。

实施例6

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤a3中，所述光谱仪分别对led点亮后第5秒、第10秒、第15秒、第20秒、第25秒、第30秒、第35秒、第40秒、第45秒、第50秒、第60秒、第120秒、第180秒、第240秒、第300秒、第1800秒的led光谱数据进行测量。

实施例7

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述恒温腔温度是指恒温腔中用于测试led的温度，恒温腔温度的温度范围为100℃。

实施例8

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤a1中，依次增加脉冲电流值至150ma、200ma、250ma、300ma、350ma、400ma、450ma、500ma、550ma、600ma、650ma、700ma。

实施例9

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤a1中，通过计算机设置恒温腔温度；下一个恒温腔温度比当前的恒温腔温度高20℃；通过计算机测量电源电表发送的led正向电压；通过计算机测量同一恒温腔温度下，不同脉冲电流对应的led正向电压。

实施例10

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤a3中，计算机控制所述电源电表供给led恒定电流；计算机处理得到led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系；光谱仪对不同时间点的led光谱数据进行测量，并将led光谱数据发送给计算机进行处理，得到led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系；所述步骤a4中，计算机将步骤a3得到的led光谱-led正向电压/恒定电流的数据关系与步骤a2测得的恒温腔温度-led正向电压/脉冲电流数据关系进行比对。

实施例11

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤a5中，静置10分钟待led发光温度降回室温。

实施例12

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤a1中，每次增加脉冲电流的电流值后静置10分钟，使led发光温度与恒温腔温度平衡。

实施例13

如实施例5所述led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤2中，测量led正向电压-电流-led发光温度-led光谱的关系通过自动测试模式实现：

b1、通过计算机设置恒温腔温度、待测led电属性的电流最大值；

b2、计算机根据设置的恒温腔温度，待测led电属性的电流最大值和电热测试模块、光学测试模块返回的数据自动测量并记录led电热特性和光学特性；电热模块返回的数据包括，电热模块返回的通过led的电流、led的正向电压和恒温腔的温度，所述光学测试模块返回的数据包括，光学测试模块返回的通过led的电流、led的发光光谱数据；电热测试模块测量结束且计算机做记录后才测光学测试模块，因此，电热模块返回的通过led的电流与光学测试模块返回的通过led的电流是两个阶段内通过led的电流。

b3、对led电热特性和光学特性进行整合得到led正向电压-电流-led发光温度-led光谱的关系。

实施例14

如实施例13led光电热特性测试的方法，所不同的是，所述步骤b1中恒温腔温度为100测led电属性的电流最大值为700ma。根据待测led所能承受电流最大值，设置led的电流最大值。