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非接触式LED结温测试方法研究及测试系统设计

作　者: 叶炎钟
导　师: 郑晓东；李海峰
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: LED 测量结温非接触式辐射强度数字图像处理
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 268次
引　用: 1次
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内容摘要

随着半导体科学的发展,发光二极管(LED,Light Emitting Diode)因其节能及环保等优点正向普通照明领域迅速普及。目前,LED工作中P-N结的结温升高是阻碍超大功率LED发展的主要因素。因此,快速、准确地测量LED结温可为LED的芯片设计、封装和热沉设计提供设计依据和失效检验手段。LED集成照明系统或显示屏,由于系统外壳、防水绝缘材料等限制,通常无法直接测量各LED引脚上的压降,现有的正向电压法和热阻法的应用受到许多实际限制。如何方便地测量实际工作的发光系统中LED的结温对评价LED光源、显示系统的设计性能、检测坏点、预测其有效寿命具有重要意义。本文提出了一种新的非接触式结温测试法,不仅可以测量单颗LED的结温,还可非接触、快速测量LED阵列的结温分布。本文第一部分提出了基于相对辐射强度的单个LED结温非接触式测量法,并以高速数据采集卡和LabVIEW为核心搭建了测试系统,对不同颜色、不同功率及不同封装材料的LED进行结温测试,并与目前最精确的结温测试法测得的结果进行比较,最终得出该系统的测量误差。在第一部分的基础上提出了基于数字图像处理的LED阵列结温分布非接触快速测试方法,以工业数字相机和Visual C++开发平台为基础搭建了测试系统,并对LED集成照明系统结温分布进行了测试,分析了测试系统的误差。在文章的最后对影响测量误差的原因作了分析,并提出了进一步提高测量精度的措施。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究意义  9-12
    1.1.1 LED的特点  9
    1.1.2 LED的现状及发展前景  9-11
    1.1.3 测试P-N结结温的必要性  11-12
  1.2 研究内容  12-14
2 理论基础  14-23
  2.1 LED热学模型及影响结温的原因  14-16
    2.1.1 LED热学模型  14-16
    2.1.2 影响LED结温高低的因素  16
  2.2 结温对LED性能影响及在此基础上的各种结温测试方法  16-21
    2.2.1 结温对LED性能的影响  16-19
    2.2.2 目前已有几种结温测试方法  19-21
  2.3 结温对相对辐射强度的影响以及基于相对辐射强度的结温测试法的提出  21-23
3 单个LED结温非接触式测试系统设计  23-35
  3.1 系统总体概要  23-24
  3.2 硬件部分  24-30
    3.2.1 数据采集卡  24-26
    3.2.2 前置电流放大器  26-27
    3.2.3 恒温箱  27
    3.2.4 恒流源  27-29
    3.2.5 硅光电探测器  29-30
  3.3 软件部分  30-35
    3.3.1 基于labview的程序设计  30-33
    3.3.2 最小二乘法数据拟合  33-35
4 LED阵列结温分布测试方法研究及系统设计  35-54
  4.1 测试系统的总体设计  36-37
  4.2 测试系统的硬件部分  37-40
    4.2.1 CMOS工业数字相机  37-39
    4.2.2 成像镜头  39
    4.2.3 恒温箱与恒流源  39-40
  4.3 测试系统的软件设计  40-54
    4.3.1 图像采集部分  41-48
    4.3.2 图像处理部分  48-54
5 测试结果及分析  54-70
  5.1 单个LED结温测试  54-61
    5.1.1 测试过程与结果分析  54-61
    5.1.2 结论  61
  5.2 LED阵列结温分布测试  61-70
    5.2.1 测试过程与结果分析  61-69
    5.2.2 结论  69-70
6 总结与展望  70-72
参考文献  72-76
作者简历  76

非接触式LED结温测试方法研究及测试系统设计

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