[发明专利]一种LED降额曲线的测量系统和测量方法

权利要求书

1.一种LED降额曲线的测量系统，其特征在于，它包括数字源表(1)、恒温烤箱(2)、热电偶(5)、夹具(4)、数字万用表(6)、计算机(7)以及待测LED(3)，所述待测LED(3)、热电偶(5)和夹具(4)置于恒温烤箱(2)内，待测LED(3)和热电偶(5)置于夹具(4)上的同一位置，使用四线法连接数字源表(1)和待测LED(3)，使用四线法连接数字万用表(6)和热电偶(5)，分别将数字源表(1)、数字万用表(6)、夹具(4)和恒温烤箱(2)与计算机(7)相连接，数字源表(1)提供驱动待测LED(3)的正向电流并同时测量正向电压；恒温烤箱(2)为待测LED(3)提供稳定的环境温度；热电偶(5)用于探测待测LED(3)工作时其附近位置处的实际环境温度；数字万用表(6)用于巡检热电偶(5)的阻值大小并得到即时的环境温度；装有测量软件的计算机(7)是整个系统的控制中心，负责收集、处理相关数据，并向用户输出图形化的降额曲线。

2.按照权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述待测LED(3)为LED芯片或者是经过封装的LED器件、灯具。

3.按照权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述数字源表(1)具备脉冲直流电源和稳恒直流电源的功能，其所产生的单脉冲宽度应≤10^-2s，占空比应≤0.1％，电流源误差应≤10^-3A，电压测量误差应≤10^-1V；所述数字万用表(6)的电阻测量误差应≤1Ω；热电偶(5)的测量误差应≤1℃。

4.按照权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述恒温烤箱(2)内部安装温度探测器对烘烤温度进行循环监测，并将监测温度输出到计算机(7)。

5.按照权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述夹具(4)是由耐热温度范围为20～150℃的PCB板形成，夹具(4)上设置多个器件插槽并装有具备选址导通功能的辅助电路，并由计算机(7)负责控制被测器件的选址导通。

6.一种LED降额曲线的测量方法，它使用包括数字源表(1)、恒温烤箱(2)、热电偶(5)、夹具(4)、数字万用表(6)、计算机(7)以及待测LED(3)，其步骤为：

①把待测LED(3)和热电偶(5)安放在夹具(4)上的同一位置，并一起放入恒温烤箱(2)内；使用四线法连接数字源表(1)和待测LED(3)，使用四线法连接数字万用表(6)和热电偶(5)；并分别将数字源表(1)、数字万用表(6)、夹具(4)和恒温烤箱(2)与计算机(7)相连接；计算机(7)选址导通待测LED(3)；

②开启数字源表(1)，采用低占空比、短脉冲的直流电源If驱动待测LED(3)，脉冲宽度≤10^-2s，占空比≤0.1％；在If一定的情况下，升高恒温烤箱(2)温度到预设的数值点，待热电偶(5)所测实际环境温度稳定后，通过计算机(7)采集数字万用表(6)测得的数值；同时，采集数字源表(1)测得待测LED(3)的正向电压，得到一个正向电压和环境温度的数据点；此后，继续升高恒温烤箱(2)到下一个目标温度，用同样的方式采集对应的正向电压和环境温度；最后，对采集到的若干数据点进行最小二乘法的线性拟合，得到直线方程V_f＝K₁T_a+b；其中，V_f表示待测LED(3)的正向电压，K₁为直线系方程的斜率，为一常数，T_a为环境温度；

③将恒温烤箱(2)加热到某一温度值，待热电偶(5)检测到的实际环境温度也稳定后，仍然用低占空比、短脉冲的直流电源驱动待测LED(3)，但将电流强度If改变为一组预设数值，并采集下一组对应的正向电压数值；然后，将这些正向电压值代入直线方程V_f＝K₁T_a+b，得到一组直线方程的截距值b(If)，进而得到直线系方程V_f＝K₁T_a+b(I_f)；由于低占空比、短脉冲的直流电源对待测LED(3)产生的自热效应几乎可以忽略，因此，上述直线系方程亦可表示为V_f＝K₁T_j+b(I_f)；其中，T_j表示待测LED(3)的结温；

④将恒温烤箱(2)温度设定为某固定值，待热电偶(5)检测到的环境温度T_a也稳定后，使用电流强度为I_f的稳恒直流电源驱动待测LED(3)；待待测LED(3)达到稳定热平衡状态后，采集待测LED(3)的正向电压V_f数值，并将该数值代入直线系方程V_f＝K₁T_j+b(I_f)确定此种情况下待测LED(3)的结温T_j；此后，改变I_f大小，获得待测LED(3)结温T_j随I_f变化的数据点，对数据点进行最小二乘法的线性拟合，得到直线方程T_j＝K₂I_f+T_a；其中，K₂为直线系方程的斜率，为一常数；

⑤改变环境温度T_a为一组固定值，直线方程T_j＝K₂I_f+T_a变为直线系方程T_j＝K₂I_f+T_a；

⑥根据待测LED(3)正常工作状态下允许的最大正向电流I_f-max和最高结温T_j-max，通过直线系方程T_j＝K₂I_f+T_a求解出现电流降额曲线拐点的环境温度T_a-turn，即T_a-turn＝T_j-max-K₂I_f-max；

⑦最后，根据降额曲线在电流降低阶段的起点和终点位置坐标(I_f-max，T_a-turn)和(0，T_j-max)计算得到电流降低的直线方程为I_f＝(-1/K₂)(T_a-T_j-max)；通过计算机技术便可输出图形化的LED降额曲线。