基于LabVIEW的LED光电热测试系统的设计与实现

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发光二极管(LED)具有节能环保、寿命长,体积小等优点,已被广泛应用于社会生活的各个领域。在节能省电问题上,LED是取代目前灯泡的最佳选择。在现今的LED照明市场中,为了达到更高的亮度,追求的是高功率、高能效,而高功率需要较高的电能,高电能会产生更多的热量,热会影响LED的光通量,发光效率等,进而使其产生色偏移,LED的光电热三个特性是环环相扣的。为了设计出更高功率的LED,需要对其光电热特性进行系统的分析,指导LED结构的设计,使其在追求高功率的同时,降低温度对发光特性的影响。在LED光电热测试中,对其结温的测量为所有测试的基础,但LED芯片尺寸小,所用灯珠处于封装状态无法直接对其芯片温度即结温进行测量。目前成熟的测试方法为电压法测结温,但传统的电压法在对高电流进行测量时,需要脉冲电源进行供电,增加了测试成本。本文对现有的结温测试方法进行了总结,提出了改进的结温测试方法。在此基础上,基于LabVIEW搭建了 LED光电热测试系统,实现对LED光电热特性数据的自动化测量。本文对四个不同的LED灯珠进行测量,并对所测数据进行了系统的分析,得到LED的光电热特性之间的关系。论文的主要工作如下:首先,以电压法为基础,在LED结温测量方面提出了改进的测试方法,通过对低电流下电压温度关系的拟合,得到任意电流下的电压温度关系。可在无脉冲电源情况下实现对高电流电压温度关系的计算,降低了测试成本。其次,根据对LED光电热特性的测试需求,基于LabVIEW设计并实现了 LED光电热测试系统。该系统不仅可以测试不同电流下电压与温度的对应关系及LED的发光光谱、光通量、发光效率等数据,而且可以实现自动化测量并对数据进行分析和存储,降低了测试所需的繁琐步骤,减少了测试时间。最后,根据所测得的光电热数据,进行数据分析,拟合出LED结温与电流电压的关系,通过关系式得到所测量发光光谱对应的结温。对发光光谱的分析可以得到,在电流不变的情况下,结温越高,发光光谱峰值越低,对应峰值波长会产生蓝移,而芯片所发出的蓝光峰值波长随着结温的升高会产生红移。对光通量跟发光效率的分析可以得到,光通量跟发光效率都会随着结温的升高而降低,但在结温不变时,LED的发光效率会随着电流的增加下降。对色容差的分析得到,LED色坐标的漂移是因为不同的驱动电流,会导致不同的结温,进而使颜色有轻微的改变。本文设计的测试系统可以高效的测试LED光电热数据,所改进的电压法可以实现低成本下对结温的测量,本文提供了一种系统的LED光电热特性分析方法,可对所测数据进行系统的分析。通过对数据的分析发下,给LED设计合理的散热装置,可以有效的降低结温,使LED发光光谱受驱动电流的影响减小,并且增加工作电流下的光通量与发光效率,进而控制色坐标的漂移,使LED的色坐标更接近所需色坐标。
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