[发明专利]发光二极管寿命试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种半导体元件寿命试验装置，特别是有关于一种发光二极管寿命试验装置，可同时测量发光二极管的结温度，进而估计其寿命值。

背景技术

近来，发光二极管(light-emitting diode，LED)的操作功率与发光效率不断提高，LED的应用也从小型显示器背光源慢慢地向照明主光源领域迈进。以LED为主的固态照明趋势，将成为继白炽灯、萤光灯的后的下一世代照明光源。不过，当LED总光通量与发光效率愈来愈高时，LED的可用寿命(lifetime)也逐渐被重视。LED供应商通常会提供其LED产品的寿命预估值，但各供应商的LED寿命预估值却相差甚多，甚至发生相同LED由不同寿命试验单位评估却出现不一致的结果。

LED属于长寿命半导体光源，无法以正常额定操作条件于短时间内完成寿命试验。如图1所示，一般用以试验LED寿命的方法，是将LED放置在一可控制温度的炉体11内的承载座12上。炉体11升温到预设温度后，电源供应器13提供一试验电流给LED。通过对LED施加较额定操作条件高的温度与电流以加速LED老化速度。经过一段时间炉体11的温度恢复到常温，由炉体取出LED测量其光电特性，再放回炉体中继续老化试验，重复上述老化试验与测量步骤，直到LED的光电特性衰退到一预设值。同规格的LED以不同的预设温度与试验电流进行老化试验得到不同的寿命衰退曲线，再通过统计计算以推估LED在正常额定操作条件下的寿命值。

然而，除了炉体11的温度以外，电流供应器13所提供的电流、承载座12的散热能力都会影响LED老化试验时的结温度值，使得LED的温度无法掌控，进而导致同型LED由不同寿命试验系统评估却出现不一致的结果。

发明内容

本发明提供一种寿命试验装置，包括炉体、电流源、电压计、控制模块、及处理模块。炉体内供放置发光二极管。其中，炉体在第一期间内逐渐地改变炉温，在第二期间内维持炉温在设定炉温。电流源提供发光二极管第一电流和第二电流。电压计用来测量发光二极管的正向电压。控制模块控制电流源输出第一电流或第二电流给发光二极管，且控制电压计测量发光二极管该正向电压。处理模块根据发光二极管的正向电压、发光二极管的正向电压与该炉温的一变动关系式以计算发光二极管的结温度。

本发明还提供一种寿命试验装置，包括炉体、控制模块、第一电流源、第二电流源、电源切换器、电压计、及处理模块。炉体内供放置多个发光二极管，其中，炉体在第一期间内逐渐地改变炉温，在第二期间内维持炉温在设定炉温。控制模块提供第一电流控制信号、第二电流控制信号、电压检测信号、及切换信号。第一电流源根据第一电流控制信号而提供第一电流。第二电流源根据第二电流控制信号而提供多个第二电流，其中，每一第二电流对应多个发光二极管中的一者。电源切换器根据切换信号而将第一电流或第二电流输出给发光二极管。电压计根据电压检测信号来测量发光二极管的正向电压。对于每一发光二极管，处理模块根据发光二极管的正向电压、发光二极管的正向电压与炉温的一变动关系式以计算该发光二极管的结温度。

本发明另提供一种寿命试验方法适用于发光二极管。此发光二极管配置在炉体内，且炉体具有炉温。此方法包括：在第一期间内，逐渐地改变炉温；在第一期间内，提供第一电流给发光二极管，以获得发光二极管的至少两第一正向电压；获得发光二极管的正向电压与炉温的一变动关系式；在第二期间，维持炉体的炉温在设定炉温；在第二期间，每隔一预定期间，提供该第一电流给该发光二极管，以获得发光二极管的第二正向电压；根据变动关系式及第二正向电压来计算发光二极管的结温度。

附图说明

图1表示公知发光二极管的寿命试验装置；

图2表示本发明第一实施例的寿命试验装置；

图3表示本发明第一实施例的炉温与寿命试验装置试验过程的关系图；

图4表示本发明第一实施例的另一炉温与寿命试验装置试验过程的关系图；

图5表示本发明第二实施例的寿命试验装置；

图6a及6b表示本发明实施例中用作老化试验的电流波形图；

图7表示根据本发明实施例的发光二极管寿命试验方法；

图8表示获得正向电压与炉温点的变动关系式的一例子。

图9表示根据本发明实施例的另一发光二极管寿命试验方法；以及

图10表示获得正向电压与炉温点的变动关系式的另一例子。

主要元件符号说明

11～炉体；

12～承载座；

13～电源供应器；

2～寿命试验装置；

20～炉体；