采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法技术

本发明专利技术公开了一种以波长380nm为起始点的相对光谱分布绕Y轴旋转之体积表征AlGaInP基LED结温的方法，属于LED光电检测领域。本发明专利技术在小电流下驱动AlGaInP基LED发光，然后用光谱分析仪测量不同温度条件下AlGaInP基LED的相对光谱分布，并计算出以(峰值波长‑380nm)为起始点的相对光谱分布绕Y轴旋转之体积，得到该体积随结温的变化系数。最后根据该系数，结合已知结温时的相对光谱旋转体积，测算出待测条件下AlGaInP基LED结温。由于相对光谱旋转体之体积对带宽和测量精度要求均较低，因此，本方法使用成本较低的普通光谱仪即可完成测量，且多次测量稳定性和准确性好。测量方法简单易操作，测量过程中不接触LED本身，使用范围广。

A Method of Characterizing the Junction Temperature of AlGaInP-based LED by Relative Spectral Rotator Volume

The invention discloses a method for characterizing the junction temperature of AlGaInP-based LED by rotating the volume of the relative spectral distribution around the Y-axis starting at 380 nm, which belongs to the field of LED photoelectric detection. The invention drives AlGaInP-based LED to emit light at low current, then measures the relative spectral distribution of AlGaInP-based LED at different temperatures by spectral analyzer, and calculates the volume of the relative spectral distribution which rotates around the Y-axis starting point (peak wavelength 380nm), and obtains the coefficient of variation of the volume with junction temperature. Finally, the junction temperature of AlGaInP-based LED under the condition to be measured is calculated based on the coefficient and the relative spectral rotation volume at known junction temperature. Because the volume of the relative spectral rotator requires less bandwidth and measurement accuracy, this method can be completed by using a low-cost common spectrometer, and has good stability and accuracy for multiple measurements. The measurement method is simple and easy to operate. It does not touch the LED itself in the measurement process and has a wide range of applications.

【技术实现步骤摘要】
采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法
本专利技术涉及LED光电检测方法，更具体地说，涉及一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode)已被广泛应用于信号指示、液晶背光源、显示、通用照明等领域。但是，LED自身的光电色特性和寿命与结温密切相关。结温升高会导致LED的发光效率降低，寿命缩短。因此如何快速、科学、方便的测量LED结温就成为了问题的突破口。已经报道的LED结温测量方法有正向电压法(可参见EIA/JEDECstandardJESD51-1、中国专利200920212653.0和200910198965.5)、热阻法(可参见标准SJ/T11394-2009，“通过测量LED管脚温度和芯片散热的热功率，以及热阻系数来确定结温，测量中需要结合正向电压法来确定热阻系数”)、峰值波长法[ThirdInternationalConferenceonSolidStateLighting,ProceedingsofSPIE2010.5187:93-99]、谷值波长法[光谱学与光谱分析，2013，33(1):36-39]、辐射强度法[光电子·激光，2009，20(8):1053-1057]、蓝白比法[Thirdinternationalconferenceonsolidstatelighting,proceedingsofSPIE2010.5187:107-114]、液晶阵列热成像法[Phys.Stat.Sol(c)1(2004)2429]、微拉曼谱法[Phys.Status.Solidi，A202(2005)824]、发光光谱法[Appl.Phys.Lett.89(2006)101114]、中心波长法(MicroelectronicsReliability，2013，53(5):701-705)和质心波长法(可参见中国专利CN201410268725.9)。已经报道的方法还有《基于LED相对光谱随温度变化的结温测量方法》(ZL201310221606.3)、《一种用质心波长联合光谱宽带表征GaN基LED结温的装置及其方法》(ZL201510192171.3)、《一种根据光谱分布的变化测算LED结温的装置及其方法》(ZL201610179447.9)、《一种用电桥测量LED结温的装置及其方法》(ZL201410629774.0)、《一种用加权宽度表征GaN基LED结温的方法》(ZL201410268532.3)。然而，这些方法测量AlGaInP基LED结温还是有不足，如由于其灯具外壳材料等的限制，一般很难实现符个LED引脚上的压降测量，正向电压法难以使用，峰值波长法、质心波长法和谷值波长法需要准确测量峰值或谷值，这对光谱仪的性能要求很高。蓝白比法只能用于荧光粉转换型白色LED结温，辐射强度法对测量环境和条件要求比较高，液晶阵列热成像法、微拉曼谱法、发光光谱法等对测试仪器的精度要求高，相关设备比较昂贵。更重要的是，现有的非接触性方法均是基于单个光学参数与结温关系来测量结温的，因此灵敏度不够高。质心波长和半高全宽与AlGaInP基LED结温均成线性正相关，因此，用质心波长或半高全宽也能表征结温。但是，半高全宽是采用相对光谱为0.5的两个波长之差来计算的，因此要求这两个波长测量非常准确，这对仪器设备要求比较高，也不利于降低测量仪器要求，质心波长只与相对光谱分布对称性有关，不能反映出光谱分布的宽度等特征。因此，目前现有技术中暂没有最合适的方法来表征AlGaInP基LED结温。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有方法针对AlGaInP基LED结温测量存在测量条件苛刻、测量精度低、测量设备昂贵的不足，提供一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，采用本专利技术的技术方案，使用成本较低的普通光谱仪即可完成测量，测量方法简单高效，测量过程中不接触LED本身，多次测量稳定性和准确性好，可以用于单颗LED结温测量，也可以用于多颗LED组成的阵列的平均结温测量，使用范围广。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，包括以下步骤：a)在小电流下驱动AlGaInP基LED发光，然后用光谱分析仪测量不同温度Ta和Tb条件下AlGaInP基LED的相对光谱，并记录下Ta和Tb温度时的相对光谱分布；b)计算不同温度对应的相对光谱旋转体体积，计算公式如下：相对光谱绕y轴旋转体体积的计算方法是：(1)将横坐标的380nm设定为起始位置，即原点；(2)相对光谱分布y＝F(λ)，写成λ＝F(y)形式；(3)相对光谱旋转体体积计算公式，写成求和形式为：公式左侧为相对光谱分布的右半部分，右侧为相对光谱分布的左半部分；旋转体积之积-结温系数K的计算公式为：c)测量小电流驱动下以及工作环境下待测LED的相对光谱旋转体体积(Vλ)I和(Vλ)x，以及环境温度T，通过下式计算出工作电流下的结温：Tj＝T+K[(Vλ)x-(Vλ)I]。更进一步地，步骤a)中测量相对光谱分布的测量装置包括热阻结构分析仪、恒温器、积分球、LED灯座、光谱分析仪以及电脑，所述的LED灯座设于恒温器上，所述的光谱分析仪的信号传输端与电脑相连，光谱分析仪的探头透过积分球设于积分球的内壁，所述的热阻结构分析仪与LED灯座上的LED光源相连，所述的LED光源穿过积分球的一个孔设于积分球内，所述的热阻结构分析仪与电脑相连；所述的LED光源为AlGaInP基LED及其模块；步骤a)中相对光谱分布的具体测量方法如下：a-1)设置恒温器的温度为Ta，当LED光源达到设置的恒温器温度后调整热阻结构分析仪的驱动电源，使LED光源在小电流驱动下发光，然后用光谱分析仪测量LED光源的相对光谱，并由电脑记录下相对光谱分布；a-2)重复步骤a-1)，测量恒温器温度为Tb时LED光源的相对光谱分布。更进一步地，步骤a)中所述的小电流指小于额定电流5％的电流。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，采用单次标定，多次测量的方式，即在宽的结温范围内，只需要选择几个结温标定系数K，测量时，只要是同型号的LED，均可以采用系数K计算得到结温；(2)本专利技术的一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，操作简单，与峰值波长法，蓝白比法步骤相似；(3)本专利技术的一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，仅需常规的光谱仪即可对LED结温进行测量，无需昂贵的测量设备；(4)本专利技术的一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，相对光谱旋转体体积容易准确测量，对测量误差鲁棒性高，结果可重复性高，因此用于表征结温波动性小；(5)本专利技术的一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，不接触LED引脚，提高了测量的速度和可行性；(6)本专利技术的一种采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，可以用于单颗LED结温测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，其特征在于，包括以下步骤：a)在小电流下驱动AlGaInP基LED发光，然后用光谱分析仪测量不同温度Ta和Tb条件下AlGaInP基LED的相对光谱，并记录下Ta和Tb温度时的相对光谱分布；b)计算不同温度对应的相对光谱旋转体体积，计算公式如下：相对光谱绕y轴旋转体体积的计算方法是：(1)将横坐标的380nm设定为起始位置，即原点；(2)相对光谱分布y＝F(λ)，写成λ＝F(y)形式；(3)相对光谱旋转体体积计算公式，写成求和形式为：

【技术特征摘要】
1.采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，其特征在于，包括以下步骤：a)在小电流下驱动AlGaInP基LED发光，然后用光谱分析仪测量不同温度Ta和Tb条件下AlGaInP基LED的相对光谱，并记录下Ta和Tb温度时的相对光谱分布；b)计算不同温度对应的相对光谱旋转体体积，计算公式如下：相对光谱绕y轴旋转体体积的计算方法是：(1)将横坐标的380nm设定为起始位置，即原点；(2)相对光谱分布y＝F(λ)，写成λ＝F(y)形式；(3)相对光谱旋转体体积计算公式，写成求和形式为：公式左侧为相对光谱分布的右半部分，右侧为相对光谱分布的左半部分；旋转体积之积-结温系数K的计算公式为：c)测量小电流驱动下以及工作环境下待测LED的相对光谱旋转体体积(Vλ)I和(Vλ)x，以及环境温度T，通过下式计算出工作电流下的结温：Tj＝T+K[(Vλ)x-(Vλ)I]。2.根据权利要求1所述的采用相对光谱旋转体体积表征AlGaInP基LED结温的方法，其特征在于：步骤a)中测量相对光谱分布的测量装置包括热阻结构分析仪(1)、恒温器(2)、积分球(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶丰，褚静，徐安成，朱锡芳，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32