本发明专利技术公开了一种内置电源转换电路的LED照明灯具芯片结温的检测方法，本检测方法根据LED材料禁带宽度随温度的变化规律和在开启灯具电源后封装在灯具内芯片升温规律来确定LED灯具中LED芯片结温。本发明专利技术给出了具体的测量过程和测量效果。本发明专利技术方法的优点是可以直接对市场上LED产品进行检测，这类产品往往都是有内置电源转换电路的，这类电路使得常规方法需要把脉冲电源加载到灯具上的要求不能被满足。本发明专利技术就是解决了其他测量方法中需要使用特定的外部驱动电源从而与灯具内置电源转换电路相互不匹配的困难，实现了可以对市场上LED灯具产品在无需作任何变动条件下直接检测的手段。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体发光二极管(LED)芯片结温的检测方法，特别涉及一种内置了电源转换电路的GaN基白光LED照明灯具中芯片结温的检测方法。
技术介绍
LED由于其亮度高、寿命长、可靠性高、易驱动等特点，在“半导体照明工程”中渐露头角。目前，大功率LED在大部分的照明应用中已取代传统器件，成为主流的半导体照明器件。LED灯组是国际发展趋势，中国在用LED节能灯应用方面已经走在世界前列，在北京奥运上就是集中体现，并在上海世博会上得到了进一步的发展，在高速发展的背景下，LED的热稳定性检测和散热问题倍受关注，灯具中的芯片结温是一个重要参数。然而LED灯具中的LED芯片结温的有效检测技术已经跟不上了，但是该技术又是LED节能灯得到快速应用发展的必要保障。特别是LED灯具产品往往都是内置电源转换电路的，对于这些内置了电路的灯具外部特殊脉冲电源就很难与之匹配而进行有效的芯片结温测量，目前还没有很好的办法解决此问题。结温作为衡量一个LED器件性能优劣的重要参数，是LED器件工程应用中可靠性测量的核心要素，也是LED检测产品中的主要参数。对结温的测量可以用于LED灯具可靠性和使用寿命的研究，因此，准确测量半导体发光二极管的结温具有重要的实际意义。到目前为此，国内外的各类检测结温的产品大多是利用电学性质、热学性质、光度和色度学性质来测量结温。目前，测量LED结温的方法通常有以下几种1，正向电压法利用LED电输运的温度效应，在恒定电流的条件下，得到了正向电压与结温的线性关系；2，管脚法是利用 LED的管脚温度，通过耗散功率和热阻系数求得结温；3，蓝白比法是一种非接触的测量方法，是利用白光LED电致发光光谱中蓝光与白光的功率比值来测量结温；4，红外摄像法是常用的测量结温分布的方法，但是其成本高，速度慢，而且器件是未封装或开封的状态。但是这些方法基本都需要将脉冲电流接入电路，作为被测量物理量与温度关系的定标之用。 对于单管LED，这点不难办到，但对于灯具上述方法有较大困难。目前大量的灯具都内置了电源转换电路，因此外部的脉冲电流无法接入，这样就阻碍了这些方法的有效应用。但是市场上作为产品大多都已把控制电路做入灯具，而灯具结温能反映出灯具内LED器件的寿命，所以能够实现测量内置电源转换电路的灯具中LED芯片结温是非常有实用价值的。我们直接在灯具内置的电源转换电路正常工作模式下进行灯具内芯片结温的测量，因此我们可以将测量对象从LED芯片扩展到全部的LED灯具。在LED照明领域，这是极其重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提出一种精度能够达到2度以内的检测内含电源转换电路的 LED照明灯具中芯片结温的方法。本专利技术是根据其发光峰位的移动来判断正常工作状态下LED灯具中的芯片结温。本专利技术的具体技术方案如下1，检测系统如图1所示进入市场的LED灯具产品按其使用方法连接到有开关的接线板上，接线板直接接入220V市电上，接线板上的开关一闭合灯就被通电，从而进入正常发光状态，把220V交流电转换为LED灯具需要的恒流源电路均在LED灯具产品中内置了。计算机通过USB接口控制光谱仪，LED灯具发的光经光纤耦合引进入光谱仪。在接线板闭合开关前光谱仪就被调整到测量光谱的状态，这样保证该系统能较方便地检测到LED灯具开始发光瞬间的光谱，并持续地测量到LED灯具内芯片结温稳定时的光谱。2，对待测产品进行定标2. 1灯具结温与环境温度相同时发光光谱峰的确定在开启灯具的第一秒钟内快速采集光谱，光谱采集时间间隔小于30毫秒，取光谱特征基本不变的最靠近灯具开启时间的10条光谱，从其中得到的10个发光峰位λ u、入^、λ 1>3、λ1>4、入1>5、λ w、λ 1>7、λ u、 λ 1>9、λ iao线性外推，得到灯具开启瞬间的发光峰位λ工；2. 2依照上述方法，将灯具置于可变温的恒温箱内，变化恒温箱中的温度，从室温 Tc/变化到100-300摄氏度不等，依据待测灯具结温高低而定，恒温箱的变温的上限应该大于灯具可能达到的结温温度，约每10度为间隔变化一次，测得不同恒温箱温度T摄氏度下的发光峰位入工值X1(T),则由则由X1与T之间关系就获得了所测产品结温测量的定标曲线Δ λ = A1(T)-A1(T0)与T的关系曲线3，让灯具处于不工作状态，使其充分散热后保证结温回到了测量的环境温度。开启光谱仪使其处于采集状态，再闭合接线板开关，灯具进入工作状态，在前1秒钟内，光谱仪的光谱采集间隔时间要小于30毫秒，测量时间大于5分钟后采集光谱的时间间隔可以取 1-100秒左右，一直记录到灯具达到稳定结温温度为止。4，至此光谱仪记录了大量光谱数据，我们把灯具未开启的本底光谱(无LED灯具发光的光谱特征)到出现有LED灯具发光光谱特征的光谱的时刻，认为是灯具发光的起始时刻，取光谱特征基本不变的最靠近电源开启时间的10条光谱，从其中得到的10个发光峰位2、入^、入μ、入^、入^、入^、入^、入^、入U。线性外推，得到灯具开启瞬间的发光峰位λ1 5取所记录中的结温稳定后的LED灯具发光光谱10条，定出10个发光峰位\ 2,1、、2,.2、、2,3、、2,4、λ 2,5、入 2,6、入 2,7、入 2,8、入 2,9、入 2,10，取 10 个值的平均值为入 2。5，由λ2与λ工之差Δ λ，定出灯具在刚开始工作时和稳定之后的结温差异ΔΤ。 依据步骤2中确定的定标曲线就可以确定结温Τ，因为我们取的是灯具刚开始发光时的光谱，所以那时的灯具结温就是室温Ttl，因此可得出灯具工作状态下的结温T为Ttl+Δ Τ。在本专利具体实施案例的灯具中，这个定标曲线可以由以下公式表达T-T0 = cA λ +dA λ 2c = 20. 9士0· 2，d =-0· 63士0· 2该定标曲线将依赖于灯具中发光LED芯片的材料特性，为此对于不同的灯具往往有不同的定标曲线。但是对于同一厂家的同一批产品，LED芯片往往都是相同的，所以其定标曲线也都是相同的，因此在这样情况下无需对每个被测量灯具都进行定标。本专利技术有如下优点1，本方法克服了常规发光峰位漂移法必须采用脉冲电源进而不能对有内置电源转换电路的LED灯具进行测量的困难，用LED灯具自带的供电方式代替脉冲电源进行定标， 使其可以适用于市场上的各种灯具产品和不同厂家来源的灯具产品。2，本方法克服了常规电学方法确定结温中的不足，本方法与灯具各个单管之间相互连接的电路无关，也与灯具对LED单管的封装状态无关，为此适合于不同种类的灯具产品和不同厂家来源的灯具产品。3，本方法克服了红外热像方法和拉曼测量方法确定结温中的不足。红外热像要求 LED芯片必须直接裸露在测量光路中且无其他封装透明物的遮挡，本方法不受此限制；本方法也没有拉曼方法中LED芯片必须与拉曼信号采集物镜距离很近的要求。为此适合于灯具产品的任意光学封装形式。附图说明图1:检测系统示意图。图2 =LED刚启动时的光谱图，460nm左右的为LED发光峰，600nm左右的是荧光峰。 本专利主要关注LED发光峰，专利中提及的所有峰位波长都是指460nm左右LED发光峰的峰位波长。图3 :LED灯具发光峰位随着通电时间的变化图，以采集到的第一光谱峰位为基准，第一分钟内为快速扫描，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种内置电源转换电路的ＧａＮ基白光ＬＥＤ照明灯具中芯片结温的检测方法，其特征在于包括以下步骤：Ａ，将被测的ＬＥＤ灯具接通电源使ＬＥＤ发光，通过光纤将灯具所发的光直接引到光谱仪内部；Ｂ，将测量时间分为二段，第一段是结温快速上升期，该时间段在灯具开启的第一秒钟内，第二段是灯具开启后的５分钟以后，在这两段时间内获得起始光谱和结束光谱用于测量芯片结温；Ｃ，在开启灯具的第一时间段内快速采集光谱，光谱采集时间间隔小于３０毫秒，取光谱特征基本不变的最靠近电源开启时间的１０条光谱，从其中得到的１０个发光峰位λ１，１、λ１，．２、λ１，３、λ１，４、λ１，５、λ１，６、λ１，７、λ１，８、λ１，９、λ１，１０，由这１０个峰位值线性外推得到灯具开启时第一个有发光光谱特征光谱获取时刻的峰位λ１；Ｄ，依照上述方法，将灯具置于可变温的恒温箱内，变化恒温箱中的温度，从室温Ｔ０变化到１００－３００摄氏度不等，依据待测灯具结温高低而定，恒温箱变温的上限应该大于灯具可能形成的结温温度，约每１０度为间隔变化一次，测得不同恒温箱温度Ｔ时刻的发光峰位λ１值λ１（Ｔ），则由λ１与Ｔ之间关系就获得了所测产品结温测量的定标曲线，Δλ＝λ１（Ｔ）－λ１（Ｔ０）与Ｔ的关系曲线；Ｅ，在开启灯具的第二段时间内，此时ＬＥＤ灯具已经正常工作至芯片结温变化到稳定，测量稳定后的ＬＥＤ灯具发光光谱１０条，时间间隔可取１－１００秒不等，定出１０个发光峰位λ２，１、λ２，．２、λ２，３、λ２，４、λ２，５、λ２，６、λ２，７、λ２，８、λ２，９、λ２，１０，取１０个值的平均值为λ２；由λ２与λ１之差Δλ和定标曲线，定出在刚通电时与稳定工作后的结温差异ΔＴ；而刚通电时灯具结温就是工作环境温度Ｔ０，从而可得出灯具工作状态下的结温Ｔ０＋ΔＴ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆卫，傅雷，何素明，张波，罗向东，俞立明，陈效双，王少伟，陈平平，李天信，李志锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，阿旺赛镀膜技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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