[发明专利]具有内建温度检测的LED组件的热测试方法及测试系统

说明书

技术领域

本发明属于LED芯片的测试领域，特别涉及一种具有内建温度检测的LED组件的热测试方法及测试系统。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种极有竞争力的新型节能固态光源。LED从诞生至今，已经实现了全彩化和高亮度化，并在蓝色LED和紫色LED的基础上产生了白光LED，从而实现了人类照明史上的一次飞跃。与白炽灯和荧光灯相比，LED具有较多的特点与优势，具有高效，节能，环保、寿命长、体积小等优点，已经在背光源、汽车照明、特种工作照明、通用照明等领域得到广泛应用。LED是目前所知光源中最符合节能环保的优质光源，随着LED的进一步发展，将可能挑战白炽灯、荧光灯、卤素灯等的主导地位。

LED的光子释放来自于电子在能带间的跃迁。对LED而言，所输入的电能大约只有10％至30％转化为光能，而其余的能量则转化为热能，因此在一个非常小的LED芯片面积上将会产生较高的热流密度，例如产生高达10⁶W/m²的热流密度。如果热量不能散发到环境中，LED芯片的结温将会升高。随着结温的升高，芯片的光输出将不断降低。

特别是近几年来，LED和其他电子器件一样，不断地向小型化和高功率的方向发展，高热流密度成为必然，若不能及时散热，则器件温度过高，将严重影响LED的整体性能，使发光效率与使用寿命降低，甚至会造成对芯片的连接界面和机械应力等的损伤，从而对芯片的内部结构产生破坏。因此，在对LED进行设计时不仅需要考虑光的输出性能，而且需要考虑芯片的结温以及散热。LED的可靠性及其性能在很大的程度上取决于是否具有良好的热设计以及是否采取了良好的散热措施。

对LED的使用，在一般的照明方面，人们需要大功率的LED光源特别是LED白光光源。大功率白光LED的实现方法主要有如下两种：一是直接封装单个大功率LED芯片，例如在市场上已有的1W、3W甚至5W的大功率白光LED；二是通过封装多个小功率LED组成更大功率的LED多芯片组件。因此，一个LED多芯片组件是由多个LED芯片所组成，它是把两个或更多的LED芯片连接于一个共用电路基板上，并实现各个芯片间的连接。这里对其中的LED芯片，通过采用不同的串并联组合，可以实现各种不同的额定电压和电流，提高整体发光效能，降低成本。在实际中为了简化在处理上的复杂性，往往假定一个LED多芯片组件中所包含的每个LED芯片的功率是相同的。本发明针对的是一般结构的LED多芯片组件，它是由一些具有不同功率的LED芯片所组成，其中的每个LED芯片的功率可以相同，也可以不同。为简洁起见，在后面将LED多芯片组件简称为LED组件。

对单个的LED芯片，随着工作电流的增加会产生一定的热量，将引起LED芯片结温的变化，并对LED的性能产生影响，例如造成正向压降改变、色温变化、波长偏移、光电转换的效率变低等。类似地，对由多个LED芯片所组成的LED组件，随着工作电流的增加仍将产生大量的热量，并对LED组件的性能例如发光強度与发光效率等产生影响。

因此，亟需一种有效的LED组件的热测试方法及测试系统。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有内建温度检测的LED组件的热测试方法。本发明针对的LED组件即是LED多芯片组件。

本发明的另一目的在于提供所述实现上述具有内建温度检测的LED组件的热测试方法的测试系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有内建温度检测的LED组件的热测试方法，如图1所示，包括如下步骤：

(1)LED组件的布局优化：对一种给定初始结构的LED组件，通过建立各节点的热平衡方程，并使用一种改进的遗传算法对每个芯片在LED组件上所处的位置进行优化，找出合适的布局，以降低LED组件的最大温度；

(2)内建热传感器的设计：对经过步骤(1)布局优化后的LED组件进行计算，计算LED组件每个节点位置的瞬态温度，得到瞬态温度较高的节点；在LED组件中设计若干个热传感器，并把它们分别放置在LED组件中瞬态温度较高的节点区域，以检测LED组件内部的温度变化情况；

(3)LED组件温度的自适应调节：设计具有热控制功能的LED组件的驱动电路，其中，将步骤(2)中的热传感器与驱动电路连接；热传感器监测到的LED组件温度传送给驱动电路，当LED组件的温度超过了所给定的最大值时，驱动电路就对LED组件调节供给电流，即降低供给电流，使得每个芯片的结温减小，从而使整个LED组件的温度得到降低。