CN201510192171.3 _【中国发明,中国发明授权】一种用质心波长联合光谱宽度表征GaN基LED结温的装置及其方法

著录项

申请号: CN201510192171.3
申请日: 20150421
公开/公告号: CN104792434A
公开/公告日: 20150722
申请/专利权人: [常州工学院]
发明/设计人: [饶丰, 朱锡芳, 徐安成, 周祥才]
主分类号: G01K11/00
IPC分类号: C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16
CPC分类号: C12N 9/0008(2013.01) C12N 9/16(2013.01)
分案申请地址
国省代码: 中国,CN,江苏(32)
颁证日: G06T1/00
代理人: [高桂珍]

摘要

本发明公开了一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的装置及其方法，装置包括热阻结构分析仪、恒温器、积分球，所述的恒温器上设置有LED灯座以及光谱分析仪和电脑，所述光谱分析仪的信号传输端与电脑相连，所述的积分球内设有光谱分析仪探头，所述的光谱分析仪探头透过积分球到达积分球内壁，所述的热阻结构分析仪上连接有LED光源，所述的LED光源穿过积分球的孔到达积分球内，所述的电脑上连接有驱动电源，所述的LED光源安置在LED灯座上。本发明准确可靠、方便简洁的测量装置及方法，其使用成本较低、装置简单高效同时不接触LED本身即可测量出GaN基LED的结温。

法律状态

法律状态公告日	20170704
法律状态	授权
法律状态信息	授权

法律状态公告日	20150819
法律状态	实质审查的生效
法律状态信息	实质审查的生效 IPC(主分类):G01K 11/00 申请日:20150421

法律状态公告日	20150722
法律状态	公开
法律状态信息	公开

暂无数据

权利要求说明书

权利要求

权利要求数量（3）

独立权利要求数量（2）

层级视图 | 文本视图

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1.一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的装置，包括热阻结构分析仪、恒温器、积分球，其特征在于：所述的恒温器上设置有LED灯座以及光谱分析仪和电脑，所述光谱分析仪的信号传输端与电脑相连，所述的积分球内设有光谱分析仪探头，所述的光谱分析仪探头透过积分球到达积分球内壁，所述的热阻结构分析仪上连接有LED光源，所述的 LED光源穿过积分球的孔到达积分球内，所述的电脑上连接有驱动电源，所述的LED光源安置在LED灯座上。

2.根据权利要求1所述的一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的装置，其特征在于所述LED光源指GaN基单颗LED或LED阵列，所述的LED阵列由不同颜色GaN 基LED组成。

3.一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将需要标定的LED光源安装在恒温器上的LED灯座上，保持两者良好的热接触，所述的LED光源通过积分球一侧的孔进入积分球内表面，光谱分析仪探头通过积分球另一侧的孔进入积分球内壁，所述的光谱分析仪数据输出端与电脑相连，所述的热阻结构分析仪的控制端与电脑相连，所述的热阻结构分析仪的电源输出端与LED灯座相连；

2)经过步骤1)后设置恒温器温度T 1，当LED光源达到设置的恒温器温度后调整驱动电源，使LED光源在小于额定电流5％的电流驱动下发光，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；

3)重复步骤2)，测量恒温器温度为T 2时LED光源的相对光谱分布；

4)通过公式 $λ_{c} = \frac{\int_{λ_{1}}^{λ_{2}} F (λ) \cdot λdλ}{\int_{λ_{1}}^{λ_{2}} F (λ) dλ}$ 计算不同恒温器温度对应的质心波长，其中λ 1，λ 2是LED光谱分布的上、下限波长，通过公式Δλ 0.5＝λ up-λ down计算不同恒温器温度对应的半高全宽，其中λ up，λ down分别是光谱为峰值一半对应的较大和较小的波长，即测量温度控制器温度为T 1和 T 2时，质心波长分别为半高全宽分别为利用公式计算质心波长-结温系数K和半高全宽-结温系数k /；

5)改变衬底温度和驱动电流，使得结温恒定为T 0，测量此时的归一化光谱功率分布，并计算质心波长和半高全宽通过公式采用最小二乘拟合，得到系数σ 0，σ 1，I 0及

6)测量正常工作条件下LED光源的相对光谱分布，通过式 Δλ 0.5＝λ up-λ down计算质心波长和半高全宽，测量测量环境温度T 0，代入公式 ${[\frac{λ_{c} - k (T_{j} \cdot T_{0}) - σ_{0}}{σ_{1}}]}^{I_{0}} = {[\frac{{Δλ}_{0.5} - k^{/} (T_{j} \cdot T_{0}) - σ_{0}^{/}}{σ_{1}^{/}}]}^{I_{0}^{/}},$ 得到的待测LED光源的结温。

1.一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的装置，包括热阻结构分析仪、恒温器、积分球，其特征在于：所述的恒温器上设置有LED灯座以及光谱分析仪和电脑，所述光谱分析仪的信号传输端与电脑相连，所述的积分球内设有光谱分析仪探头，所述的光谱分析仪探头透过积分球到达积分球内壁，所述的热阻结构分析仪上连接有LED光源，所述的 LED光源穿过积分球的孔到达积分球内，所述的电脑上连接有驱动电源，所述的LED光源安置在LED灯座上。 2.根据权利要求1所述的一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的装置，其特征在于所述LED光源指GaN基单颗LED或LED阵列，所述的LED阵列由不同颜色GaN 基LED组成。 3.一种用质心波长联合半高全宽表征GaN基LED结温的方法，其特征在于包括以下步骤： 1)将需要标定的LED光源安装在恒温器上的LED灯座上，保持两者良好的热接触，所述的LED光源通过积分球一侧的孔进入积分球内表面，光谱分析仪探头通过积分球另一侧的孔进入积分球内壁，所述的光谱分析仪数据输出端与电脑相连，所述的热阻结构分析仪的控制端与电脑相连，所述的热阻结构分析仪的电源输出端与LED灯座相连； 2)经过步骤1)后设置恒温器温度T1，当LED光源达到设置的恒温器温度后调整驱动电源，使LED光源在小于额定电流5％的电流驱动下发光，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； 3)重复步骤2)，测量恒温器温度为T2时LED光源的相对光谱分布； 4)通过公式

λ_{c} = \frac{\int_{λ_{1}}^{λ_{2}} F (λ) \cdot λdλ}{\int_{λ_{1}}^{λ_{2}} F (λ) dλ}

计算不同恒温器温度对应的质心波长，其中λ1，λ2是LED光谱分布的上、下限波长，通过公式Δλ0.5＝λup-λdown计算不同恒温器温度对应的半高全宽，其中λup，λdown分别是光谱为峰值一半对应的较大和较小的波长，即测量温度控制器温度为T1和 T2时，质心波长分别为半高全宽分别为利用公式计算质心波长-结温系数K和半高全宽-结温系数k/； 5)改变衬底温度和驱动电流，使得结温恒定为T0，测量此时的归一化光谱功率分布，并计算质心波长和半高全宽通过公式采用最小二乘拟合，得到系数σ0，σ1，I0及 6)测量正常工作条件下LED光源的相对光谱分布，通过式 Δλ0.5＝λup-λdown计算质心波长和半高全宽，测量测量环境温度T0，代入公式

{[\frac{λ_{c} - k (T_{j} \cdot T_{0}) - σ_{0}}{σ_{1}}]}^{I_{0}} = {[\frac{{Δλ}_{0.5} - k^{/} (T_{j} \cdot T_{0}) - σ_{0}^{/}}{σ_{1}^{/}}]}^{I_{0}^{/}},

得到的待测LED光源的结温。

说明书

技术领域

本发明涉及LED光电检测装置及其方法，特别是一种用质心波长联合光谱宽度表征GaN 基LED结温的装置及其方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)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(EIA/JEDEC standard JESD51-1,中国标准 200910198965.5，中国专利200920212653.0，200910198965.5)、热阻法(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[Third International Conference on Solid State Lighting,Proceedings of SPIE 2010.5187:93-99]，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[Third international conference on solid state lighting,proceedings of SPIE 2010.5187:107-114]。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(Microelectronics Reliability,2013, 53(5):701-705)和质心波长法(CN201410268725)。

然而，这些方法测量GaN基LED结温仍然存在诸多不足，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，更不利的是，GaN基LED的峰值波长与结温的关系并不单调。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。

在电流变化不大的情况下，GaN基LED光谱的宽度随结温的增大而单调增大，因此，可以使用半高全宽来表征结温，也可以使用加权半高全宽表征GaN基LED结温，见专利CN201410268532。但是当电流变化较大时，半高全宽或加权半高全宽表征结温的误差较大，因此，很有必要开发其他新的基于光谱分布的方法，即质心波长联合光谱宽度法。

发明内容

附图说明

图1是本发明所述校准装置的结构示意图；

图2是测量装置的示意图；

图3是不同结温时质心波长与半高全宽的曲线；

图4是用质心波长联合半高全宽表征LED结温的流程图。

图中：1、热阻结构分析仪，2、恒温器，3、积分球，4、LED灯座，5、光谱分析仪，6、电脑，7、LED光源，8、驱动电源。

价值度评估

技术价值

经济价值

法律价值

0 0 0

56.0分

0 50 75 100



0~50 50~75 75~100 价值较低中等价值价值较高

专利价值度是通过科学的评估模

型对专利价值进行量化的结果，

基于专利大数据针对专利总体特

征指标利用计算机自动化技术对

待评估专利进行高效、智能化的

分析，从技术、经济和法律价值

三个层面构建专利价值评估体

系，可以有效提升专利价值评估

的质量和效率。

总评：56.0分

该专利价值中等（仅供参考）

该专利的技术、经济、法律价值经系统自动评估后的总评得分处于平均水平，可以重点研究利用其技术价值，根据法律价值的评估结果选择合适的使用借鉴方式。
本专利文献中包含【1 个实施例】、【2 个技术分类】，从一定程度上而言上述指标的数值越大可以反映出所述专利的技术保护及应用范围越广。【专利权的维持时间9 年】专利权的维持时间越长，其价值对于权利人而言越高。

技术价值 30.0

该指标主要从专利申请的著录信息、法律事件等内容中挖掘其技术价值，专利类型、独立权利要求数量、无效请求次数等内容均可反映出专利的技术性价值。技术创新是专利申请的核心，若您需要进行技术借鉴或寻找可合作的项目，推荐您重点关注该指标。

部分指标包括：

授权周期（发明）

26 个月

独立权利要求数量

1 个

从属权利要求数量

0 个

说明书页数

5 页

实施例个数

1 个

发明人数量

4 个

被引用次数

0 次

引用文献数量

0 个

优先权个数

0 个

技术分类数量

2 个

无效请求次数

0 个

分案子案个数

0 个

同族专利数

0 个

专利获奖情况

无

保密专利的解密

否

经济价值 7.0

该指标主要指示了专利技术在商品化、产业化及市场化过程中可能带来的预期利益。专利技术只有转化成生产力才能体现其经济价值，专利技术的许可、转让、质押次数等指标均是其经济价值的表征。因此，若您希望找到行业内的运用广泛的热点专利技术及侵权诉讼中的涉案专利，推荐您重点关注该指标。

部分指标包括：

申请人数量

1

申请人类型

院校

许可备案

0 次

权利质押

0 次

权利转移

0 个

海关备案

否

法律价值 19.0

该指标主要从专利权的稳定性角度评议其价值。专利权是一种垄断权，但其在法律保护的期间和范围内才有效。专利权的存续时间、当前的法律状态可反映出其法律价值。故而，若您准备找寻权属稳定且专利权人非常重视的专利技术，推荐您关注该指标。

部分指标包括：

存活期/维持时间

9

法律状态

有权-审定授权

发明人

朱锡芳院长

对接专家

朱锡芳

院长

新型高效能量转换与储存技术

近年来分别主持国家自然基金面上项目、江苏省前瞻性产学研项目、常州市科技计划项目、常州重点实验室项目、常州高新区科技计划项目各1项，主要参与省自然基金项目2项，常州市国际科技合作计划项目1项，江苏省现代光学技术重点实验室课题2项、主持其他各类科研项目10多项，发表专业研究论文50余篇，获发明专利2项；主持省教育科学“十一五”规划课题3项，获得省教学成果一等奖1项、二等奖2项，校特等奖2项、一等奖4项。主持省级精品课程1门，省级优秀课程1门，校级精品课程1门；获得中国商业联合会科技进步奖二等奖1项、中国仪器仪表学会科技成果奖1项、江苏省轻工业协会科技进步奖二等奖1项、常州市科技进步奖三等奖1项。被评为江苏省优秀教育工作者、省优秀共产党员、江苏省 “青蓝工程”优秀青年骨干教师、江苏省优秀学科梯队主要成员（第二）、常州市中青年专业拔尖人才、常州市青年岗位能手、常州市优秀共产党员、常州市“五一”劳动奖章获得者、校学术带头人等荣誉称号，多次荣立常州市二等功、三等功。

饶丰

徐安成

周祥才

【中国发明,中国发明授权】一种用质心波长联合光谱宽度表征GaN基LED结温的装置及其方法

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

朱锡芳

院长

创新宝

资源

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