[发明专利]LED测试

说明书

技术领域

本发明涉及使用发光二极管(LED)的照明设备，具体涉及这种设备的测试。

背景技术

使用固态设备(例如LED)的照明正在迅猛发展。使用LED来照明比使用传统光源具有若干优势，包括更好的光输出/尺寸比和提高的功率效率。

据报道LED的平均寿命是大约50000小时，而白炽灯泡为2000小时。因此，在难以更换的照明器材(路灯、交通信号灯)和/或由于安全原因而要求更高可靠性的器材(车灯)中，LED是优选光源。

尽管LED具有长寿命，但是像许多其他光源一样，由于老化过程，来自LED的光输出随时间而衰减，最终导致LED失效。一般认为LED的光输出水平是其原始值的70％时需要被更换。根据LED的工作条件，需要更换LED的时间有很大变化。

目前，典型地根据固定时间安排来更换包括LED的光源。以这种方式，一些灯还可以工作却被丢弃。还可能发生光源在其下一个安排的维护之前烧坏的情况。因此，根据固定时间安排来维护不是照明器材的最佳解决方案，尤其对于在难以触及的地方以及注重安全性(或成本)的照明器材来说。

因此，希望了解LED的老化性能以使得能够改进使用LED的系统的设计。然而，由于LED的设计寿命在50000小时的范围内，所以在工作条件下观测LED老化特性是不实际的。需要一种用于LED的能够缩短测试时间而不对设备造成额外损害的加速老化方法。

发明内容

根据本发明，提供了一种确定LED的老化特性的方法，包括：

(i)向LED施加电流应力脉冲；

(ii)在电流应力脉冲之后，监测LED以确定由电流应力脉冲引起的发热何时已经消散至期望水平；

(iii)在发热已经消散至期望水平之后，测量LED的工作特性；以及

(iv)重复步骤(i)至(iii)直到完成老化特性的确定。

此方法以可再现的方式加速了老化效应，因此能够极大地减小可靠性测试所需要的时间。此外，此方法允许提高对LED封装的制造和组装的变化以及这些变化对LED老化效应的影响作出反馈的速度。

所获得的涉及老化特性的信息可以用于设计驱动电路，驱动电路考虑随时间的LED性能并相应地调整驱动条件。这样，通过了解不同老化程度下的光学输出性能以及能够预测所驱动的LED的老化程度，驱动能够与任何老化程度的LED一起工作。

可以通过测量LED特性以及将这些特性与在本发明的测试方法期间所获得的特性相配来预测LED的老化程度。

当一个或多个工作特性已经达到表示LED寿命终结的阀值水平时，可以认为老化特性的确定完成。

本方法优选地还包括校准过程：

(i)使测量中的LED处于稳定温度；以及

(ii)测量LED的原始性能，包括光学和电性能特性。

光学和电性能特性可以包括以下项目中的一个或多个：

峰值波长；

谱宽；以及

电流-电压特性。

电流应力脉冲优选地具有比LED的最大额定电流大的电流值。这样，提供了LED的加速老化。将电流应力脉冲设计为加速老化过程。通常，存在用于加速老化的三个参数：结温度、应力电流和应力持续时间。结温度是升高了一定量的热沉温度，升高的量是应力电流和持续时间的函数。因此，结温度取决于应力电流脉冲，但也可以通过控制热沉温度而将结温度控制在一定程度。为加速老化，可以选择条件，例如低热沉温度和高应力电流，或者低电流和高热沉温度。

电流应力脉冲优选地具有比LED的最大额定电流大的电流值。在一个示例中，电流应力脉冲具有在0.5A至10A范围内的电流值，例如2A或5A，但该电流值将取决于受测试的LED的性质。

每个电流应力脉冲可以具有1s至30s的持续时间。

选择电流值和持续时间以提供期望的老化而不对LED造成毁灭性的损坏。脉冲可以足够将二极管的温度提高至比环境温度高30℃以上，或者甚至比环境温度高50℃以上。

监测LED(以确定温度)可以包括随时间监测二极管正向电压。这样，当正向电压的导数下降至预定值以下时，就可以确定由电流应力脉冲引起的发热已经消散至期望水平。

更普遍地，当依赖于温度的参数下降至预定值以下时，确定由电流应力脉冲引起的发热已经消散至期望水平。

测量工作特性可以包括以下中的一个或多个：

确定高峰值波长；

确定谱宽(例如半峰全宽值FWHM)；以及

执行电流-电压扫描。

也可以执行其他已知的分析。

本发明还提供一种用于确定LED的老化特性的测试电路，包括：