傳統(tǒng)的LED及其模塊光、色、電參數(shù)檢測(cè)方法有電脈沖驅(qū)動(dòng)，CCD 快速光譜測(cè)量法，也有在一定的條件下，熱平衡后的測(cè)量法，但這些方法的測(cè)量條件和結(jié)果與LED 進(jìn)入照明器具內(nèi)的實(shí)際工作情況都相差甚遠(yuǎn)。文章介紹了通過Vf—TJ 曲線的標(biāo)出并控制LED 在控定的結(jié)溫下測(cè)量其光、色、電參數(shù)不僅對(duì)采用LED的照明器具的如何保證LED 工作結(jié)溫提供了目標(biāo)限位，同時(shí)也使LED 及其模塊的光、色、電參數(shù)的測(cè)量參數(shù)更接近于實(shí)際的應(yīng)用條件。文章還介紹了采用LED的照明器具如測(cè)量LED 的結(jié)溫并確定LED 參考點(diǎn)的限值溫度與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系。這對(duì)快速評(píng)估采用LED 的照明器具的工作狀態(tài)和使用壽命提供了一個(gè)有效的途徑。

　　一、 序言

　　對(duì)于一個(gè)新興的產(chǎn)品，其產(chǎn)品自身的發(fā)展總是先于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法。雖然產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法不可能先于產(chǎn)品的研發(fā)，但是，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法應(yīng)盡可能地緊跟產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的進(jìn)度，因?yàn)楫a(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的制定過程本身就是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過程的回顧研討和小結(jié)，只要條件基本成熟，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的制訂越及時(shí)，就越能減少產(chǎn)品研發(fā)過程的盲目性。LED 照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，我們對(duì)LED 照明產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的回顧、小結(jié)的時(shí)候已經(jīng)基本到來。

　　二、 LED模塊的光電參數(shù)和檢測(cè)方法的現(xiàn)狀和改進(jìn)方法

　　1、傳統(tǒng)的LED模塊的檢測(cè)方法

　　目前傳統(tǒng)的 LED 模塊的檢測(cè)方法主要有兩種，第一種是采用脈沖測(cè)量的方法，它是把照明LED 模塊固定在測(cè)量裝置上（例如積分球的測(cè)量位置等），采用脈沖恒流電源與瞬時(shí)測(cè)量光譜儀的同步聯(lián)動(dòng)，即對(duì)LED 發(fā)出數(shù)十毫秒～數(shù)佰毫秒恒流的脈沖電流的同時(shí)，同步打開瞬時(shí)測(cè)量光譜儀器的快門，對(duì)LED 發(fā)出的光參數(shù)（光通量、光色參數(shù)等）進(jìn)行快速檢測(cè)，同時(shí)，也同步采集LED 的正向壓降和功率等參數(shù)。由于這種方式在檢測(cè)過程中，LED 的結(jié)溫幾乎等同于室溫，所以，測(cè)量結(jié)果的光效高，光色和電參數(shù)與實(shí)際使用情況有明顯差異，這一般都是LED芯片（器件）生產(chǎn)商采用的快速檢測(cè)方法，而與LED 實(shí)際應(yīng)用在最終照明器具中的狀態(tài)不具有可參比性。

　　第二種檢測(cè)方法是把LED模塊安裝在檢測(cè)裝置上后，可能帶上一固定的散熱器（也可能具有基座控溫功能），給LED施加其聲稱的工作電流，受傳統(tǒng)的照明光源檢測(cè)方法的影響，也是等到LED達(dá)到熱平衡后再開始測(cè)量它的光電參數(shù)。這種方法看似比較嚴(yán)密，但實(shí)際上，它的熱平衡條件和工作條件與此類LED裝入最終的照明器具中的狀態(tài)仍沒有好的關(guān)聯(lián)性，因此所測(cè)的光電參數(shù)與今后實(shí)際的應(yīng)用狀態(tài)的參數(shù)仍不具有可參比性。已經(jīng)頒布的GB/T24824—2009/CIE 127-2007NEQ《普通照明用LED模塊的基本性能的測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)中，在這方面是這樣規(guī)定的：“試驗(yàn)或測(cè)量時(shí)LED模塊應(yīng)工作在熱平衡狀態(tài)下，在監(jiān)視環(huán)境溫度的同時(shí)，最好能監(jiān)視LED模塊自身的工作溫度，以保證試驗(yàn)的可復(fù)現(xiàn)性。如可能監(jiān)測(cè)LED模塊結(jié)電壓，則應(yīng)首選監(jiān)測(cè)結(jié)電壓。否則，應(yīng)監(jiān)測(cè)LED模塊指定溫度測(cè)量點(diǎn)的溫度”?？梢娫诒O(jiān)測(cè)結(jié)電壓的條件下來測(cè)量LED 模塊的光電參數(shù)是保證檢測(cè)重現(xiàn)性的首選方案，但是，標(biāo)準(zhǔn)中沒有指明在模擬實(shí)際使用結(jié)溫條件下檢測(cè)LED 模塊的光、色、電參數(shù)。

        傳統(tǒng)的LED及其模塊光、色、電參數(shù)檢測(cè)方法有電脈沖驅(qū)動(dòng)，CCD 快速光譜測(cè)量法，也有在一定的條件下，熱平衡后的測(cè)量法，但這些方法的測(cè)量條件和結(jié)果與LED 進(jìn)入照明器具內(nèi)的實(shí)際工作情況都相差甚遠(yuǎn)。文章介紹了通過Vf—TJ 曲線的標(biāo)出并控制LED 在控定的結(jié)溫下測(cè)量其光、色、電參數(shù)不僅對(duì)采用LED的照明器具的如何保證LED 工作結(jié)溫提供了目標(biāo)限位，同時(shí)也使LED 及其模塊的光、色、電參數(shù)的測(cè)量參數(shù)更接近于實(shí)際的應(yīng)用條件。文章還介紹了采用LED的照明器具如測(cè)量LED 的結(jié)溫并確定LED 參考點(diǎn)的限值溫度與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系。這對(duì)快速評(píng)估采用LED 的照明器具的工作狀態(tài)和使用壽命提供了一個(gè)有效的途徑。

　　一、 序言

　　對(duì)于一個(gè)新興的產(chǎn)品，其產(chǎn)品自身的發(fā)展總是先于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法。雖然產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法不可能先于產(chǎn)品的研發(fā)，但是，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法應(yīng)盡可能地緊跟產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的進(jìn)度，因?yàn)楫a(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的制定過程本身就是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過程的回顧研討和小結(jié)，只要條件基本成熟，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的制訂越及時(shí)，就越能減少產(chǎn)品研發(fā)過程的盲目性。LED 照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，我們對(duì)LED 照明產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的回顧、小結(jié)的時(shí)候已經(jīng)基本到來。

　　二、 LED模塊的光電參數(shù)和檢測(cè)方法的現(xiàn)狀和改進(jìn)方法

　　1、傳統(tǒng)的LED模塊的檢測(cè)方法

　　目前傳統(tǒng)的 LED 模塊的檢測(cè)方法主要有兩種，第一種是采用脈沖測(cè)量的方法，它是把照明LED 模塊固定在測(cè)量裝置上（例如積分球的測(cè)量位置等），采用脈沖恒流電源與瞬時(shí)測(cè)量光譜儀的同步聯(lián)動(dòng)，即對(duì)LED 發(fā)出數(shù)十毫秒～數(shù)佰毫秒恒流的脈沖電流的同時(shí)，同步打開瞬時(shí)測(cè)量光譜儀器的快門，對(duì)LED 發(fā)出的光參數(shù)（光通量、光色參數(shù)等）進(jìn)行快速檢測(cè)，同時(shí)，也同步采集LED 的正向壓降和功率等參數(shù)。由于這種方式在檢測(cè)過程中，LED 的結(jié)溫幾乎等同于室溫，所以，測(cè)量結(jié)果的光效高，光色和電參數(shù)與實(shí)際使用情況有明顯差異，這一般都是LED芯片（器件）生產(chǎn)商采用的快速檢測(cè)方法，而與LED 實(shí)際應(yīng)用在最終照明器具中的狀態(tài)不具有可參比性。

　　第二種檢測(cè)方法是把LED模塊安裝在檢測(cè)裝置上后，可能帶上一固定的散熱器（也可能具有基座控溫功能），給LED施加其聲稱的工作電流，受傳統(tǒng)的照明光源檢測(cè)方法的影響，也是等到LED達(dá)到熱平衡后再開始測(cè)量它的光電參數(shù)。這種方法看似比較嚴(yán)密，但實(shí)際上，它的熱平衡條件和工作條件與此類LED裝入最終的照明器具中的狀態(tài)仍沒有好的關(guān)聯(lián)性，因此所測(cè)的光電參數(shù)與今后實(shí)際的應(yīng)用狀態(tài)的參數(shù)仍不具有可參比性。已經(jīng)頒布的GB/T24824—2009/CIE 127-2007NEQ《普通照明用LED模塊的基本性能的測(cè)量方法》標(biāo)準(zhǔn)中，在這方面是這樣規(guī)定的：“試驗(yàn)或測(cè)量時(shí)LED模塊應(yīng)工作在熱平衡狀態(tài)下，在監(jiān)視環(huán)境溫度的同時(shí)，最好能監(jiān)視LED模塊自身的工作溫度，以保證試驗(yàn)的可復(fù)現(xiàn)性。如可能監(jiān)測(cè)LED模塊結(jié)電壓，則應(yīng)首選監(jiān)測(cè)結(jié)電壓。否則，應(yīng)監(jiān)測(cè)LED模塊指定溫度測(cè)量點(diǎn)的溫度”?？梢娫诒O(jiān)測(cè)結(jié)電壓的條件下來測(cè)量LED 模塊的光電參數(shù)是保證檢測(cè)重現(xiàn)性的首選方案，但是，標(biāo)準(zhǔn)中沒有指明在模擬實(shí)際使用結(jié)溫條件下檢測(cè)LED 模塊的光、色、電參數(shù)。

　　2、LED 模塊測(cè)量方法的改進(jìn)

　　眾所周知，LED 的光、電參數(shù)特性與它的工作時(shí)的結(jié)溫密切相關(guān)，同一個(gè)LED 產(chǎn)品，結(jié)溫的不會(huì)造成這些參數(shù)的明顯不同，這也造成了同一個(gè)LED 光、色、電參數(shù)測(cè)量結(jié)果的明顯不一致性，所以測(cè)量LED 的光電參數(shù)首先應(yīng)考慮在設(shè)定的工作結(jié)溫的條件下來進(jìn)行。另外，LED 因?yàn)榉庋b的工藝、材料等差異，其聲稱的最高工作結(jié)溫是明顯不同的，為了保證LED 照明產(chǎn)品具有高效、長(zhǎng)壽的特點(diǎn)，LED 實(shí)際的工作結(jié)溫應(yīng)明顯低于最高工作結(jié)溫。例如，目前我們大量采用的LED 封裝方法和技術(shù)，在LED 的發(fā)光面前，都具有高分子硅膠加熒光粉的覆蓋層。實(shí)踐證明，要使此類LED 照明器具，到70％的光通維持率的時(shí)間要≥6 萬小時(shí)，其工作結(jié)溫必須保持在70℃～75℃以下。從提高光效和使用壽命的角度來講，LED 的工作結(jié)溫能保持在60℃以下更好，但從照明器具的造型、體積、性價(jià)比來講，則應(yīng)該控制在能達(dá)到預(yù)期的光效和使用壽命的基礎(chǔ)上把LED的最高工作結(jié)溫控制在70℃～75℃最為合適。為了使LED 及其模塊的光、色、電參數(shù)的檢測(cè)也盡可能接近于實(shí)際應(yīng)用的結(jié)溫狀態(tài)，就必須解決如何測(cè)量LED的結(jié)溫并能在這一結(jié)溫下進(jìn)行光、色、電參數(shù)的檢測(cè)問題。

　　（1）目前LED 的結(jié)溫測(cè)量方法大概有

　　1、通過測(cè)量管腳溫度和芯片耗散功率和熱阻系數(shù)求得結(jié)溫。但是因?yàn)楹纳⒐β屎蜔嶙柘禂?shù)的不準(zhǔn)確，所以測(cè)量精度比較低。

　　2、紅外熱成像法，利用紅外非接觸溫度儀直接測(cè)量LED 芯片的溫度，但要求被測(cè)器件處于未封裝的狀態(tài)，另外對(duì)LED 封裝材料折射率有特殊要求，否則無法準(zhǔn)確測(cè)量，測(cè)量精度比較低。

　　3、利用發(fā)光光譜峰位移測(cè)定結(jié)溫，也是一種非接觸的測(cè)量方法，直接從發(fā)光光譜確定禁帶寬度移動(dòng)技術(shù)來測(cè)量結(jié)溫，這一方法對(duì)光譜測(cè)試儀器分辨精度要求較高，發(fā)光峰位的精度測(cè)定難度較大，而光譜峰位移1 納米的誤差變化就對(duì)應(yīng)著測(cè)量結(jié)溫約30 度的變化，所以測(cè)量精度和重復(fù)性都比較低。

　　4、向列型液晶熱成像技術(shù)，對(duì)儀器分辨率要求高，只能測(cè)量未封裝的單個(gè)裸芯片，不能測(cè)量封裝后的LED。

　　5、利用二極管 PN 結(jié)電壓與結(jié)溫的Vf－TJ 關(guān)系曲線，來測(cè)量LED 的結(jié)溫。

　　從上述介紹的各種 LED 結(jié)溫的測(cè)量方法可看出，采用監(jiān)視二極管PN 結(jié)電壓的變化來推算結(jié)溫的方法最具有可行性并且測(cè)量精度也最高，所以在很多集成IC 電路中，為了檢測(cè)IC 芯片的工作結(jié)溫，往往會(huì)刻出或值入1 個(gè)或幾個(gè)二極管，通過測(cè)量其正向電壓降的變化來達(dá)到測(cè)量芯片結(jié)溫的目的。

        （2）目前國(guó)際上較先進(jìn)的Vf—TJ 測(cè)量方法

　　目前國(guó)際上先進(jìn)的 Vf—TJ 測(cè)量方法是把被測(cè)的LED 連上引出線放入在硅油缸內(nèi)，隨后加熱硅油缸使硅油的溫度達(dá)到140℃左右，隨后讓缸內(nèi)硅油自然冷卻，只要冷卻時(shí)硅油溫度下降的速度足夠慢，就可以認(rèn)為L(zhǎng)ED 的結(jié)溫與LED 的熱沉的溫度是基本一致的，在此過程中，根據(jù)所測(cè)的硅油溫度，每下降2℃～10℃時(shí)瞬時(shí)給LED 輸入規(guī)定的電流脈沖,并測(cè)量其在這一溫度下的正向電壓降,把這一測(cè)量點(diǎn)的溫度和正向電壓降導(dǎo)入到電腦軟件的數(shù)據(jù)庫,從140℃左右開始，隨溫度的下降,每下降一個(gè)設(shè)定的等分溫度測(cè)量一次熱沉溫度和正向電壓降，一直測(cè)量到25℃左右，當(dāng)完成這一組測(cè)量數(shù)據(jù)并導(dǎo)入到電腦軟件的數(shù)據(jù)庫后，由軟件產(chǎn)生一個(gè)Vf—TJ 曲線。這一方法屬于在溫度下降時(shí)測(cè)量方法，對(duì)于測(cè)量來說是可行的，但是因?yàn)樵囼?yàn)室的環(huán)境溫度是衡定的（一般為25℃），而硅油缸的油溫是從高到低下降的，這就造成當(dāng)硅油缸的油溫較高時(shí)，因?yàn)榕c試驗(yàn)室環(huán)境溫度的溫差大而使冷卻速度較快，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性采用了適當(dāng)?shù)拇胧┦构栌透自跍囟容^高時(shí)溫度下降不致于太快，但當(dāng)硅油缸溫度較低時(shí)，因?yàn)榕c室溫的溫差太小而使冷卻的速度太慢，這大大延長(zhǎng)了這一檢測(cè)過程的測(cè)量時(shí)間。因?yàn)樯鲜鲈颍@一溫度下降時(shí)的測(cè)量方法在標(biāo)定Vf—TJ 過程是不可能短的，（大約需4～5 小時(shí)），否則將產(chǎn)生明顯的測(cè)量誤差。另外，這種檢測(cè)裝置油缸是固定的，要測(cè)量第二組，時(shí)間很慢。還有上述加熱裝置是在硅油缸外面的底部，加熱與控溫以及測(cè)量的溫度都存在明顯的滯后，這也造成這一方法測(cè)量結(jié)溫的準(zhǔn)確性比較差。

　　（3）新的Vf—TJ 檢測(cè)方法

　　本機(jī)構(gòu)發(fā)明的檢測(cè)方法是采用溫度上升時(shí)的測(cè)量方法，采用電腦設(shè)定的PID（積分、微分加上加熱與不加熱時(shí)間比例控制）方法來加熱和控制硅油缸的溫度，即在硅油缸加熱的起始段，加熱時(shí)間與不加熱時(shí)間的比例是很小的，并且可調(diào)，使硅油缸溫度上升速率能保證LED 結(jié)溫、熱沉與硅油溫度的一致性，隨著硅油溫度的逐步上升，與室溫的溫差也隨之加大，此時(shí)PID 加熱和控溫系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加大加熱時(shí)間與不加熱時(shí)間的比例，（實(shí)際加大了單位時(shí)間內(nèi)的加熱功率）所以能保證硅油缸內(nèi)硅油的溫度上升速率始終保持在設(shè)定的速率上，不會(huì)因?yàn)楣栌蜏囟扰c環(huán)境溫度的差異不同而發(fā)生油溫上升的速率不同?？梢栽O(shè)定讓硅油衡溫在應(yīng)用溫度范圍的任一溫度值上，也可以實(shí)現(xiàn)0.1℃/分鐘～2℃/分鐘的升溫速率。

　　在每次升溫階段后，具有一個(gè)衡溫控制階段，即升溫階段和衡溫階段形成了階梯式控溫曲線。隨著溫度階梯式上升，測(cè)量正向電壓可以設(shè)定成每上升0.5℃測(cè)量一次，并且可以以0.5℃的間隔，可逐步調(diào)整到每上升10℃測(cè)量一次。為了保證控溫以及測(cè)量的溫度的及時(shí)性，采用內(nèi)置式加熱，另外又為了保證硅油缸內(nèi)油溫的一致性，在油缸底部加有一個(gè)磁性感應(yīng)的攪拌條，利用外部電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并通過磁感應(yīng)帶動(dòng)這一攪拌磁條在油缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，這一轉(zhuǎn)動(dòng)速度可調(diào)，從而保證了油缸內(nèi)的硅油溫差保持在0.2℃范圍內(nèi)。本測(cè)量裝置因?yàn)楣栌蜏囟壬仙乃俾蕩缀跻恢拢⑶覍?shí)行階梯式升溫和控溫，從而能保證在合理的溫度上升速率的條件下得到準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，并且檢測(cè)時(shí)間（從25℃到140℃約為2.5 個(gè)小時(shí)左右）能明顯低于目前國(guó)際上已有的檢測(cè)裝置的測(cè)量時(shí)間。目前國(guó)際上已有的檢測(cè)裝置是單硅油缸結(jié)構(gòu)，本測(cè)量裝置采用雙硅油缸結(jié)構(gòu)，當(dāng)完成一組樣品的測(cè)量后，更換一個(gè)硅油缸可立刻開始第二組LED 的檢測(cè)。本測(cè)量裝置在每一個(gè)測(cè)量溫度點(diǎn)測(cè)得的溫度和LED 正向電壓降后，導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫并由編制的軟件生成Vf—TJ 曲線。

　　（4）照明LED 結(jié)溫測(cè)量及利用Vf—TJ 關(guān)系曲線指導(dǎo)光、色、電參數(shù)的測(cè)量
　　
　　得到被測(cè) LED 的Vf—TJ 的曲線后，最重要的是用于定結(jié)溫條件下的光、色、電參數(shù)測(cè)量。檢測(cè)系統(tǒng)見圖1。把被測(cè)LED 固定到帶控溫/恒溫基座的積分球內(nèi)，給LED 通以工作電流，給LED 燃點(diǎn)15～20 分鐘基本達(dá)到穩(wěn)定后，快速切換到測(cè)量電流（即前面標(biāo)定Vf—TJ 曲線的測(cè)量電流）用數(shù)毫秒時(shí)間快速測(cè)定被測(cè)LED的正向電壓Vf，通過與Vf—TJ 曲線中設(shè)定結(jié)溫值對(duì)應(yīng)的Vf 比較，如與目標(biāo)值有差異,控制程序?qū)⒆詣?dòng)調(diào)整恒溫基座的溫度來使LED的正向電壓Vf達(dá)到目標(biāo)結(jié)溫值對(duì)應(yīng)的結(jié)電壓。在快速測(cè)定Vf 后，裝置將自動(dòng)回復(fù)使LED 通以工作電流的狀態(tài)。當(dāng)被測(cè)LED 在通過工作電流的情況下，其結(jié)溫達(dá)到目標(biāo)值（即達(dá)到目標(biāo)結(jié)溫值對(duì)應(yīng)的Vf 值）且熱平衡后，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)光譜儀測(cè)量光、色參數(shù)同時(shí)讀取其電參數(shù)。

　　上述測(cè)量方法最明顯的優(yōu)點(diǎn)是，在LED 實(shí)際的應(yīng)用中，只要照明器具中LED工作在目標(biāo)結(jié)溫值附近，用這一方法參數(shù)有很好的模擬性，也使它的這些所測(cè)量的參數(shù)變得有意義，并且其光、色、電參數(shù)也具有很好的測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性。

        三、 LED 進(jìn)入照明器具后結(jié)溫的測(cè)量

　　1、LED 進(jìn)入照明器具后結(jié)溫控制和測(cè)量的必要性

　　LED 應(yīng)用到照明器具中時(shí)，人們普遍希望具有幾萬小時(shí)的使用壽命，但是要測(cè)量采用LED 的照明器具的光衰減和壽命,按照美國(guó)DOE 的LM80 要求往往要化300 天以上的時(shí)間（6000h），這在很多工程招標(biāo)和驗(yàn)收時(shí)是無法實(shí)施的。

　　結(jié)溫作為衡量一個(gè) LED 照明器具性能優(yōu)劣的重要參數(shù)，是LED 照明器具在工程應(yīng)用中可靠性測(cè)量的核心要素。如果能準(zhǔn)確測(cè)量出燈具內(nèi)LED 的PN 結(jié)結(jié)溫和PN 結(jié)到散熱器某一指定點(diǎn)的熱阻這兩個(gè)定量的指標(biāo)，就不僅能衡量采用LED 的照明器具散熱特性的優(yōu)劣，還能定性地知道各種采用LED 的同類照明器具的大致使用壽命，另外還能得知LED 照明器具的光效和其他光參數(shù)的測(cè)量值是在什么結(jié)溫條件下測(cè)得的，并且能得出照明器具中功率型LED 熱沉上的某一點(diǎn)（參考溫度點(diǎn)）與結(jié)溫之間的函數(shù)關(guān)系，從而指導(dǎo)企業(yè)正確地標(biāo)出熱沉參考點(diǎn)的溫度限值。

　　2、測(cè)量方法介紹

　　目前國(guó)內(nèi)外對(duì) LED 的PN 結(jié)的結(jié)溫，只能進(jìn)行單個(gè)LED 或者單個(gè)LED 摸塊的結(jié)溫和熱阻的測(cè)量，還沒有完整的對(duì)照明器具內(nèi)LED 實(shí)際工作結(jié)溫和熱阻的測(cè)量方法，下面介紹一種完整的對(duì)照明器具內(nèi)LED 實(shí)際工作結(jié)溫和熱阻的測(cè)量方法。

　　1、Vf－TJ 曲線標(biāo)定

　　（1）將照明器具內(nèi)LED 矩陣中間的某一串聯(lián)LED 組中處于或者接近中間部位的一顆LED 作為被測(cè)LED，按圖2 電路連接，在這一顆LED 的熱沉（LED 自身所帶的小散熱器）上粘上一個(gè)熱電偶。使燈具在25℃±2℃的環(huán)境下放置6～12 小時(shí)（視所測(cè)燈具的體積大小確定放置時(shí)間），然后給圖2 中的被測(cè)LED 通上一支測(cè)量電流If，If 視被測(cè)LED 的功率大小可在2mA～50 mA 范圍選定。通電測(cè)量時(shí)間為0.005S～2S，在此期間連續(xù)測(cè)量被測(cè)LED 的正向電壓降Vf 可得出如圖3 所示曲線。從該曲線上可得出該照明器具內(nèi)被測(cè)LED 在通過某一恒定的測(cè)量電流時(shí)，在單位的測(cè)量時(shí)間Δt 內(nèi)Vf 下降的數(shù)值ΔVf。該數(shù)值留作下述檢測(cè)過程作為測(cè)量電流引起的Vf 變化的修正量。當(dāng)測(cè)量時(shí)間小于3ms 并且測(cè)量電流比較小時(shí)，可以不引入修正量。

圖1     LED 的燈具中LED 矩陣某一串LED 組的測(cè)量電路連接圖

圖2     在單位的測(cè)量時(shí)間內(nèi)通過測(cè)量電流時(shí)，被測(cè)LED 的Vf 下降的數(shù)值ΔVf和測(cè)量時(shí)間Δt 的關(guān)系曲線

        （2）把三個(gè)2 刀2 擲轉(zhuǎn)換繼電器調(diào)到測(cè)量位置，把LED 燈具放入一個(gè)可編程控制的專用加熱箱內(nèi)，該加熱箱采用PID 編程方式，設(shè)定階梯式加溫方式對(duì)箱體內(nèi)LED 燈具進(jìn)行加熱。階梯式加溫的控溫曲線見圖4。圖4 中每一階梯分為恒溫時(shí)間段和升溫時(shí)間段，這兩個(gè)時(shí)間段可分別設(shè)定，設(shè)定范圍為1 分鐘～30 分鐘中的任一值。根據(jù)LED 的熱沉上粘上的熱電偶反映的溫度值，并且最終是以圖2 電路測(cè)量被測(cè)LED 的正向電壓降穩(wěn)定時(shí)，說明燈具內(nèi)LED 已達(dá)到某一設(shè)定點(diǎn)溫度的熱平衡。當(dāng)每一個(gè)恒溫時(shí)間段即將結(jié)束，開始測(cè)量被測(cè)LED 的正向電壓降Vf，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的時(shí)間△t，從圖3 中得出修正是△Vf。把測(cè)得的Vf 值再加上△Vf，得出D1 在該溫度下不受測(cè)量電流影響的Vf1＇，即Vf1＇＝Vf1＋△Vf，把這一Vf1＇和用熱電隅測(cè)的溫度T1 導(dǎo)入到設(shè)定的電腦數(shù)據(jù)庫中，重復(fù)這一步驟，可以得出一組經(jīng)修正的數(shù)值。把這一組經(jīng)修正的數(shù)值自動(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，就能生成照明器具內(nèi)LED 的Vf－TJ 曲線。

圖 3 加熱箱階梯式加溫的控溫曲線

        2、照明器具中LED 熱阻的測(cè)量

　　把上述在加熱箱內(nèi)已完成 Vf－TJ 關(guān)系曲線標(biāo)定的照明器具取出冷卻后，按如下步驟進(jìn)行LED 熱阻的測(cè)量。

　　（1） 把該照明器具放入到GB 7000.1 標(biāo)準(zhǔn)附錄D 規(guī)定的防風(fēng)罩內(nèi)，按正常的熱試驗(yàn)位置布置好燈具，除了原來已經(jīng)粘接在被測(cè)LED D1 上的熱電隅外，還可根據(jù)檢測(cè)委托方要求，在燈具內(nèi)LED 的散熱器的某些指定點(diǎn)甚至燈具外殼上某些點(diǎn)上粘接熱電隅，（可以是單個(gè)或多個(gè)熱電隅）。把每一熱電隅連接到測(cè)溫儀上，使照明器具在25℃±1℃條件下放置8 小時(shí)。

　?。?） 根據(jù)照明器具內(nèi)LED 控制裝置輸出給D1 的實(shí)測(cè)工作電流值，設(shè)定測(cè)試恒流電源，按圖2 電路給D1 通上一個(gè)實(shí)測(cè)工作電流，加熱1 分鐘～30 分鐘，其間每隔1 分鐘用原來標(biāo)定的測(cè)量電流對(duì)D1 進(jìn)行一次Vf 的測(cè)量，并按Vf－TJ 曲線查出對(duì)應(yīng)的結(jié)溫值，同時(shí)監(jiān)視熱電隅的測(cè)量溫度，把測(cè)量的結(jié)溫值和監(jiān)視熱電隅的測(cè)量溫度值自動(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)測(cè)量的Vf 查得的結(jié)溫與熱電隅所測(cè)溫度達(dá)到最大差值時(shí)，記錄下此時(shí)的VfR 值和熱電隅的測(cè)量的某一點(diǎn)溫度值TB。把VfR 值通過Vf－TJ 曲線，得到該D1 即時(shí)的結(jié)溫值TfR。按熱阻RAB＝（TfR－TB）/P 公式計(jì)算出D1 的PN 結(jié)到熱沉或散熱器甚至外殼的熱阻值。

　　式中：

　　TFR——是D1 的PN 結(jié)結(jié)溫與熱電隅的測(cè)量值差達(dá)到最大值時(shí)D1 的正向電壓降Vfa 值再根據(jù)Vf－TJ 曲線查得的該時(shí)刻LED 的結(jié)溫。

　　TB——是當(dāng)測(cè)量的Vf 查得的結(jié)溫與熱電隅所測(cè)溫度達(dá)到最大差值時(shí),熱電隅測(cè)得的該時(shí)刻的參考點(diǎn)的測(cè)度值（該參考點(diǎn)可以是熱沉，也可以是散熱器上的某一點(diǎn),亦可以是燈具外殼散熱器上的某一點(diǎn)）。

　　P——被測(cè)LED 測(cè)熱阻時(shí)的加熱功率，是實(shí)測(cè)工作電流與結(jié)溫測(cè)量過程被測(cè)LED 正向電壓降的平均值的乘積。

　　3、照明器具中LED 結(jié)溫的測(cè)量

　　把 LED 照明器具從專用加熱箱內(nèi)取出，本條試驗(yàn)可以和照明器具的熱試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。把采用LED 的照明器具仍放在GB 7000.1 標(biāo)準(zhǔn)的附錄D 規(guī)定的防風(fēng)罩內(nèi)，照明器具處于正常工作位置。把三個(gè)2 刀2 擲轉(zhuǎn)換繼電器調(diào)到工作位置,按GB7000.1 標(biāo)準(zhǔn)中12.4 熱試驗(yàn)的要求進(jìn)行熱試驗(yàn), 通過照明器具內(nèi)的LED 控制裝置把照明器具中的LED 矩陣點(diǎn)亮，此時(shí)LED 照明器具處于正常工作狀態(tài),觀察LED 的熱沉上粘上的熱電偶反映的溫度值,當(dāng)溫度值達(dá)到熱平衡(每小時(shí)內(nèi)溫度變化小于1℃)時(shí),把三個(gè)2 刀2 擲轉(zhuǎn)換繼電器調(diào)到測(cè)量位置,連續(xù)5 次,每次間隔數(shù)十毫秒測(cè)量出5 個(gè)被測(cè)LED 的正向電壓值,通過電腦和專用函數(shù)計(jì)算軟件,計(jì)算出被測(cè)LED 在斷開工作電流瞬間的正向電壓降,并根據(jù)上述正向電壓降與結(jié)溫的關(guān)系曲線查出LED 照明器具中被測(cè)LED 在連續(xù)工作至熱平衡時(shí)的結(jié)溫值，同時(shí)，也可以得到燈具連續(xù)工作至熱平衡時(shí)熱沉上參考點(diǎn)的溫度值。

　　四、回顧和總結(jié)

　　對(duì)LED 結(jié)溫的測(cè)量和控制，是LED 進(jìn)入照明領(lǐng)域不可缺少的重要步驟，它使LED 器件與LED 照明器具前后工序有機(jī)地結(jié)合起來。通過對(duì)某一型號(hào)LED的Vf—TJ 曲線標(biāo)定，并利用這一曲線能指導(dǎo)并控制LED 在預(yù)定的結(jié)溫下測(cè)量光、色、電參數(shù)，使LED 這些參數(shù)的測(cè)量值更接近于實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)的參數(shù)，另外LED的預(yù)定結(jié)溫的確定也給LED 照明器具設(shè)計(jì)者指明了散熱控制的限值。同樣通過對(duì)照明器具內(nèi)LED 的Vf—TJ 曲線標(biāo)定，能測(cè)量出照明器具在額定的ta 條件下的LED 結(jié)溫，這不僅能客觀地評(píng)價(jià)采用LED 器具散熱設(shè)計(jì)的合理與否，而且還能揭示出LED 熱沉上參考點(diǎn)溫度與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系，并進(jìn)一步得知LED 的PN 結(jié)到照明器具上某一點(diǎn)的熱阻，從而指導(dǎo)LED 照明器具的生產(chǎn)企業(yè)能正確地標(biāo)明參考點(diǎn)溫度的限值，并能在批量生產(chǎn)中，方便地通過測(cè)量參考點(diǎn)的溫度而基本得知LED 的工作結(jié)溫。

　　LED 照明燈具在正常工作時(shí)，其散熱特性的好壞直接關(guān)系到光效，光衰和使用壽命，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)是LED 工作時(shí)的PN 結(jié)結(jié)溫及散熱的熱阻，如果這兩個(gè)指標(biāo)做好了，就說明該燈具在效率和使用壽命方面是有保證的，就如對(duì)人體的檢查，如果驗(yàn)血的指標(biāo)、彩色CT 的檢查及血液造影結(jié)果都是好的話，這個(gè)人身體一定是健康的。本檢驗(yàn)方法的意義就在于，建立了LED 照明燈具“驗(yàn)血和彩色CT 的檢查及血液造影儀”及其方法?？梢灶A(yù)見，這一方法的確立將是指導(dǎo) LED 照明器具改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)，使LED 照明器具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)走向更高層次的有力推手。