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一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置制造方法及图纸

技术编号:10394105 阅读:185 留言:0更新日期:2014-09-05 19:51
一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置,涉及发光二极管特性测试装置。设有夹具、温度控制模块、脉冲电流源、数字控制模块、数据采集模块、精密取样电阻和计算机;待测LED安装在夹具上,所述温度控制模块与数字控制模块相连用于设置温度和反馈温度,温度控制模块与夹具相连用于加热或制冷和监控温度,所述脉冲电流源与数字控制模块相连用于设置脉冲参数,脉冲电流源与精密取样电阻一端相连,所述精密取样电阻另一端与待测LED相连;所述精密取样电阻两端和待测LED均与数据采集模块相连用于采集流经待测LED的电流和端电压;数据采集模块与数字控制模块相连用于数据反馈,数字控制模块与计算机通过USB相连。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置,涉及发光二极管特性测试装置。设有夹具、温度控制模块、脉冲电流源、数字控制模块、数据采集模块、精密取样电阻和计算机;待测LED安装在夹具上,所述温度控制模块与数字控制模块相连用于设置温度和反馈温度,温度控制模块与夹具相连用于加热或制冷和监控温度,所述脉冲电流源与数字控制模块相连用于设置脉冲参数,脉冲电流源与精密取样电阻一端相连,所述精密取样电阻另一端与待测LED相连;所述精密取样电阻两端和待测LED均与数据采集模块相连用于采集流经待测LED的电流和端电压;数据采集模块与数字控制模块相连用于数据反馈,数字控制模块与计算机通过USB相连。【专利说明】—种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置
本专利技术涉及发光二极管特性测试装置,尤其是涉及一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置。
技术介绍
发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)是半导体照明产业中应用非常广泛的器件。由于当前的材料、封装和工艺等技术水平所限,LED器件的散热问题突出,其工作电压、电流和结温特性严重影响了 LED的性能(包括光度、色度和电气参数等),也是决定LED光电特性和寿命的重要参数。目前,LED的电压-电流-结温特性检测方法有红外热像仪法(冯士维,谢学松,吕长志.半导体器件热特性的电学法测量与分析,半导体学报,1999,20(5):358-364)、显微拉曼光谱法(Link A, Bitzer K, Limmer ff, et al.Temperature dependence of the E2andAl(L0)phonons in GaN and A1N, J Appl Phys.1999,86 (11):6256-6260)、电致和光致发光法(Xi Y, Xi J Q, Gessmann Τ, et al.Junction and carrier temperature measurementsin deep-ultraviolet light-emitting diodes using three different methods, ApplPhys Lett, 2005,86 (3): 031907.1-031907.3)、电学参数法(Kirkus L, Kalceff ff, MccredieG.System for measuring the junction temperature of a light emitting diode immersedin liquid nitrogen , Rev Sci Instrum, 2006, 77 (4):046107-046110)等。在传统的电学测试方法中,为了减小测试电流产生自热效应,测试电流应尽可能小,然而过小的测试电流会影响到测试信号的信噪比。而且,实际上任何数量级的测试电流都将产生热效应,引入测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的LED的电压-电流-结温特性检测方法存在的缺点,提供采用脉冲电流注入,测试其正向电压,可获得更准确的LED结温参数,可用于LED器件的热学性能表征测试,不会造成大的热积累或大的温升,极大提高测量的精度的一种脉冲式功率型LED电压-电流-结温特性测试装置。本专利技术设有夹具、温度控制模块、脉冲电流源、数字控制模块、数据采集模块、精密取样电阻和计算机;待测LED安装在夹具上,所述温度控制模块与数字控制模块相连用于设置温度和反馈温度,所述温度控制模块与夹具相连用于加热或制冷和监控温度,所述脉冲电流源与数字控制模块相连用于设置脉冲参数,所述脉冲电流源与精密取样电阻一端相连,所述精密取样电阻另一端与待测LED相连;所述精密取样电阻两端和待测LED均与数据采集模块相连用于采集流经待测LED的电流和端电压;数据采集模块与数字控制模块相连用于数据反馈,数字控制模块与计算机通过USB相连。所述脉冲电流源可由恒流源、脉冲发生器和耦合输出接口组成,输出的最小脉冲览度达I y s。本专利技术采用脉冲电流(窄脉冲和小占空比的脉冲)注入测试,此时LED器件PN结区处于发热与散热的交替过程,不会造成大的热积累或大的温升,极大提高测量的精度。本专利技术可以测试在不同结温(PN结温度)下LED工作电流与正向电压的关系,以表征功率型LED的热学特性。本专利技术的工作原理是通过产生可控的窄脉冲电流来驱动LED,对其峰值时的电压电流进行采样,同时控制和采集LED的热沉温度,从而获得不同结温下LED的电压-电流-结温特性曲线。本专利技术的技术效果在于:(I)本专利技术针对功率型LED器件电压-电流-结温特性检测的需要,提出了采用窄脉冲注入式检测的方法,实现了功率型LED电压、电流和结温的同步测试,为功率型LED热学特性表征提供了数据支持。在窄脉冲注入下,功率型LED处于发热和散热交替的工作状态,不会产生大的热量积累,极大减小了注入电流引起的自热效应。(2)本专利技术构建了高稳定度、窄脉冲驱动电流源,脉冲驱动电流的幅值稳定性由恒流源保证,而脉冲宽度和脉冲周期的调整由FPGA器件建立的数字电路实现,脉冲上升时间和下降时间由耦合输出接口来保证,最终实现了较为理想的窄脉冲驱动电流。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例的结构组成图。图2为本专利技术实施例的基本时序图。图3为本专利技术实施例对某功率型LED器件在不同结温下的电压-电流特性的测试结果。【具体实施方式】以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。参见图1?3,本专利技术实施例设有夹具2、温度控制模块3、脉冲电流源4、数字控制模块5、数据采集模块6、精密取样电阻7、计算机8。待测LEDl安装在夹具2上,所述温度控制模块3与数字控制模块5相连用于设置温度和反馈温度,所述温度控制模块3与夹具2相连用于加热或制冷和监控温度,所述脉冲电流源4与数字控制模块5相连用于设置脉冲参数,所述脉冲电流源4与精密取样电阻7一端相连,所述精密取样电阻7另一端与待测LEDl相连;所述精密取样电阻7两端和待测LEDl均与数据采集模块6相连用于采集流经待测LEDl的电流和端电压;数据采集模块6与数字控制模块5相连用于数据反馈,数字控制模块5与计算机8通过USB相连。以下给出本专利技术的工作原理: 1、将被测LED放于可控恒温测试夹具中,系统既可以设置和保持LED热沉的温度,使其在某特定温度下工作,也可以通过紧贴的温度传感器读取任意时刻LED的结温。2、脉冲电流源采用ARM+FPGA主从CPU结构,控制峰值大小可调的恒定电流、同时由FPGA器件产生脉冲宽度和占空比可调的窄脉冲信号。脉冲信号和电流经过调制电路耦合后产生脉冲电流来驱动LED。3、数据采集模块可以实时读取任意电流下LED两端的正向电压和驱动电流,同时对电流进行校正。4、整个系统通过USB接口由计算机的测量软件进行控制和数据采集。本专利技术的脉冲电流源对脉冲电流的输出宽度可以稳定地控制在I μ S,从而很好地控制LED器件的发热时间。而本专利技术的温度控制模块,同时采用了恒温箱和热沉双级温度控制,借助负反馈控制,对LED器件PN结温度的控制和采样精度可以达到0.5°C。为进一步说明本专利技术的优点,图2给出了在预本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种脉冲式功率型LED电压‑电流‑结温特性测试装置,其特征在于设有夹具、温度控制模块、脉冲电流源、数字控制模块、数据采集模块、精密取样电阻和计算机;待测LED安装在夹具上,所述温度控制模块与数字控制模块相连用于设置温度和反馈温度,所述温度控制模块与夹具相连用于加热或制冷和监控温度,所述脉冲电流源与数字控制模块相连用于设置脉冲参数,所述脉冲电流源与精密取样电阻一端相连,所述精密取样电阻另一端与待测LED相连;所述精密取样电阻两端和待测LED均与数据采集模块相连用于采集流经待测LED的电流和端电压;数据采集模块与数字控制模块相连用于数据反馈,数字控制模块与计算机通过USB相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:范贤光王昕许英杰吴景林阙靖
申请(专利权)人:厦门大学
类型:发明
国别省市:福建;35

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