科创中国

本发明公开了一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置及其方法,属于LED光电检测领域。本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置及其方法,主要包括驱动电源、恒温器、积分球仪、光谱分析仪,根据LED结温与相对光谱之间存在相关性的原理,一方面通过恒温器控制待测LED的温度,并利用小电流驱动待测LED发光;另一方面,通过光谱分析仪采集待测LED的相对光谱,并采用不同温度下的相对光谱与参考相对光谱围成的面积为结温表征参数,通过拟合得到结温表征参数与LED结温的关系公式。本发明的主要用途是提供一种测量更加准确、可靠、方便,且简单、实用、廉价的LED结温检测装置及其方法。

（1）本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置，其驱动电源提供的电流为小于待测LED额定电流5%的小电流，在短暂时间内小电流驱动LED灯的自加热可忽略不计，且采用小于LED灯额定电流5%的电流驱动LED灯更加科学，在保证可以点亮LED灯的同时，又确保了驱动电流足够小，降低测量误差；（2）本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置，灯座的一侧与恒温器相连，另一侧与积分球仪相连，直接采用恒温器控制LED的结温，不影响积分球仪等的环境温度，避免在测试时引入温度误差，使得测试系统性能受到温度的影响；（3）本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置，其电脑与驱动电源相连，可以准确地控制驱动电源的电流大小，且便于调节；（4）本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试方法，选取恒温器在25±1℃时，光谱分析仪检测的小电流驱动下的相对光谱为参考相对光谱，其他不同恒温器温度下的相对光谱与参考相对光谱的差值的绝对值之和为结温表征参数。

LED(light emitting diode)具有体积小、寿命长、亮度高、节能环保等诸多优点，被认为是最有潜力的第四代照明光源，已被广泛应用于信号指示、显示和通用照明等领域。LED自身的光电色特性与温度密切相关，随着结温的升高，LED的发光效率降低，寿命缩短。因此快速、科学、方便地测量LED结温，尤其是封装好了的LED模块的结温，具有重要意义。

国家标准推荐的LED结温检测方法是正向电压法，另外，相关学者还研究出了峰值波长法、谷值波长法、辐射强度法、蓝白比法等方法。正向电压法被认为是最准确的LED结温测量方法，但对于成品LED灯具而言，由于其灯具外壳材料等的限制，一般很难测量某个LED灯引脚上的压降，这导致正向电压法的应用受到了诸多限制。有人提出了峰值波长法来确定LED的结温，利用峰值波长与结温的对应关系，进而预测LED的有效寿命。这种方法的优点是方便，非接触，但是峰值波长的漂移比较小，引起了难以避免的误差，另外，有些LED峰值波长与结温并无线性关系。蓝白比法是根据荧光粉转换型白色LED蓝白比结温的关系测定结温的，对于非荧光粉转换型LED，该方法就不适用了，另外，对于有些LED，蓝白比与结温也没有线性关系。485nm左右的谷值法是采用荧光粉转换型LED光谱的谷值与结温的线性关系测定结温的，该方法的精度比峰值波长法高。辐射强度法是利用在一定的驱动电流下，LED的辐射强度与结温成线性关系的方法来测定结温的，但是测试时需要准确测量辐射强度，对于某些LED成品灯，准确测量辐射强度比较困难。

该申请案的方法拥有正向电压法的准确性及峰值波长法的不接触测量的特点，在一定程度上为LED结温的高效快速测量及性能表征、优化研究等提供了一套科学的方案，但其不足之处在 于：该申请案的测量装置将整个积分球仪置于恒温箱中，使得测试系统性能受到温度影响，引入了温度误差，且该申请案采用10mA的电流为小电流，并不能满足大多数类型的LED灯；另外，该申请案的测试方法中采用波峰或者波谷强度作为表征参数，测试中要求准确测量出峰值、谷值波长，其他波长部分其实没有意义，但事实上，结温的变化对LED的整个光谱均有影响。

发明人：饶丰 徐安成 朱锡芳 杨武 胡春香发明团队：常州工学院（Changzhou Institute of Technology，CIT），位于江苏省常州市，是江苏省主管的一所全日制普通本科院校，入选国家“十三五”产教融合发展工程立项高校和首批启动高校，教育部和江苏省卓越工程师教育培养计划试点高校，教育部数据中国“百校工程”培育院校，教育部“科学工作能力提升计划（百千万工程）”首批试点高校，江苏省服务外包人才培养试点高校。学校始于1978年创办的常州市七·二一工业大学，1979年更名为常州市职工大学；1982年，经教育部批准，常州市职业大学更名为常州工业技术学院；2000年3月22日，教育部批准由常州工业技术学院、常州市机械冶金职工大学合并组建常州工学院。截至2023年1月，学校有辽河路校区、巫山路校区、会馆浜路继续教育学院和长江路科技产业园，总占地面积近1300亩；设有18个教学单位，开办59个本科专业（47个专业招生）；普通全日制在校生16000余人，在职教职工1300余人，其中专任教师1000余人；馆藏纸质图书131万余册。

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有的结温测量方法中准确性与方便性难以达到统一，且测量难度大的不足，提供一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置及其方法，采用本发明提供的技术方案，不仅可以使LED结温的测量更加准确、可靠、方便，而且还具有简单、实用、廉价的特点。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试装置，包括驱动电源、恒温器、灯座、积分球仪、光谱分析仪和电脑，所述的光谱分析仪的一端与积分球仪相连，另一端与电脑相连，所述的驱动电源与灯座相连，所述的灯座的一侧与恒温器相连，另一侧与积分球仪相连，所述的积分球仪与灯座相连的一侧开设有用于引进待测LED灯光的小孔，另一侧开设有与光谱分析仪上的探头相连接的小孔，所述的电脑与驱动电源相连。

更进一步地，所述的驱动电源提供的电流为小于待测LED额定电流5%的小电流。

本发明的一种基于LED相对光谱随温度变化的结温测试方法，其步骤为：

（1）将灯座放置于恒温器上，保持两者良好的热接触，将待测LED安装于灯座上，并保持良好的热接触和电接触，然后将光谱分析仪的探头与积分球仪的一侧连接，积分球仪的另一侧与待测LED相连，将光谱分析仪的输出端与电脑连接，将电脑与驱动电源连接，将驱动电源与灯座连接；

（2）步骤（1）结束后，设置恒温器的温度，当待测LED的温度达到设置的恒温器的温度后，打开驱动电源使待测LED在小电流的驱动下发光，然后用光谱分析仪检测待测LED的相对光谱，即归一化光谱，并由电脑记录上述相对光谱的检测结果；

（3）改变恒温器的温度，重复步骤（2），得到不同恒温器温度下的待测LED的相对光谱，并由电脑记录检测结果；

（4）步骤（3）结束后，选取恒温器在25±1℃时，光谱分析仪检测的小电流驱动下的相对光谱为参考相对光谱，其他不同恒温器温度下的相对光谱与参考相对光谱的差值的绝对值 之和为结温表征参数；

（5）将恒温器的温度作为待测LED的结温，将恒温器的温度以及对应的表征参数进行最小二乘法拟合，得出表征参数与待测LED结温的关系公式；

（6）测量正常工作下的待测LED的相对光谱，采用与步骤（4）相同的方法确定表征参数，最后利用步骤（5）得出的关系公式求出待测LED的结温。

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。