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大功率LED结温与热阻在线测量研究

佘露  
【摘要】:大功率LED的实际使用寿命远低于其理论寿命,存在可靠性和耐久性问题,从而制约其在高效节能环保照明领域的广泛应用。针对结温和热阻是影响大功率LED器件可靠性的重要因素,本文以实现LED结温与热阻的在线测量为目标,对结温和热阻在线测量原理进行了分析,设计并研发了多通道LED结温和热阻在线测量系统,并结合LED复合过应力加速老化试验系统,对老化过程中大功率LED芯片的结温和热阻变化规律进行了探索性研究。主要工作及结论如下:(1)通过对大功率LED结温与热阻测量方法的大量调研,对小电流K系数法进行了理论分析和推导,提出了减少测试电流引起LED器件自发热影响的小电流K系数法。(2)提出了基于ARM-Cortex M3内核的八通道大功率LED结温与热阻在线测量系统实现方案,实现了大电流压控恒流源及小电流测试恒流源的精确输出以及LED端电压的准确测量。设计了包括K值标定算法、电流标定算法以及结温和热阻测量算法的嵌入式程序,并开发了相应的上位机软件,实现了多通道LED的切换控制和结温与热阻的测量以及数据存储。最后,通过多组实际测试数据对系统的软硬件电路进行了实验验证。(3)将研发出的大功率LED结温与热阻在线测量系统与温度、湿度、振动三综合可靠性试验系统相结合,实现了大功率LED器件在过应力环境下,光、色、热、电等多参数的实时在线测量。(4)利用具有光、色、热、电参数在线实时测量功能的三综合可靠性测试试验机对LED器件在复合过应力条件下,结温与热阻以及光参数的变化规律进行了探索性研究。初步研究发现,大功率LED器件在过载电流驱动下,结温随着工作时间的增加逐渐增加;大功率LED器件结温和热阻的突变,没有引起光通量、色温和光谱较明显的变化。本文研发的大功率LED结温与热阻测量系统能准确有效地在线获得大LED器件工作时的结温及热阻,为LED产业链中相关工艺的精确控制及LED产品可靠性研究提供了有力的依据。


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