基于相对光谱差异的非接触式LED结温测量方法.docx

基于相对光谱差异的非接触式LED结温测量方法
摘要：
LED发展日新月异，应用的领域也越来越广泛。而LED在工作时温度的变化对其性能和寿命的影响非常大。因此，研究LED芯片的结温测量方法具有重要实际意义。本文基于相对光谱差异的思想，提出了一种非接触式的LED结温测量方法。该方法通过LED发射的光谱响应度变化来计算芯片的结温。实验结果表明，该方法有效可行，为LED结温的测量提供了一种新思路，可以满足实际应用的需要。
关键词：LED，结温测量，相对光谱差异，非接触式
引言：
近年来，LED（LightEmittingDiode）的应用越来越广泛，其应用领域包括照明、室内及室外显示屏幕、汽车照明、广告灯箱、荧光显示器、电视等领域。而LED在工作过程中，其温度的变化影响着其性能和寿命。因此，LED芯片的结温测量对于其工作稳定性和寿命的评估具有重要意义。
目前常见的LED结温测量方法主要分为两类，一类是基于热敏电阻原理结温的测量方法，另一类是基于红外热像仪的测量方法。但是这些方法存在一些缺陷，例如热敏电阻方法需要在LED芯片和散热器之间接触测量，不同饱和电压贡献的不平衡使得这种方法的温度测量不稳定；红外热像仪的方法需要在空间范围上对LED进行测量，因此需要较高的测量精度和稳定性。因此，研究一种非接触式的LED结温测量方法，具有重要的实际意义。
本文提出一种基于LED发射的相对光谱差异来计算芯片结温的测量方法。实验结果表明，该方法测量结果精确可靠，不仅具有较高的准确性和稳定性，而且由于不需要接触测量，也简化了测量过程。
方法：
相对光谱差异的测量原理是，当LED芯片的结温随着工作电流而变化时，会导致其发射的光谱形状发生变化。使用两个光谱响应度曲线的差异来计算结温。一个光谱响应度曲线对应室温下的芯片光谱响应度，而另一个光谱响应度曲线对应于芯片在不同结温下的光谱响应度。
因此，在实际测量中，可以采用两个宽带滤波器（宽带滤波器1和宽带滤波器2）来代表两个光谱响应度曲线。测量时，分别使用宽带滤波器1和宽带滤波器2来测量LED芯片照射的光强，同时分别测量两个光谱响应度下LED芯片的相对光谱强度，进而得到LED芯片在两个光谱响应度下的相对光谱差异。通过对相对光谱差异的计算，即可获得LED芯片的结温。
为了验证该方法的可行性，本文设计了一个实验平台，并对不同温度下的LED芯片进行了测量。
实验：
实验平台主要包括LED光源、光谱仪、多通道光功率计和稳流源。其中，LED光源用于模拟LED芯片的发光情况，光谱仪用于测量LED发射的光谱信息，多通道光功率计用于测量LED芯片的光强，稳流源用于为LED芯片提供稳定的工作电流。
实验过程中，将LED芯片放置在实验平台中，通过稳流源提供一定大小的工作电流，分别使用宽带滤波器1和宽带滤波器2测量LED芯片发射的光强，同时通过光谱仪测量LED芯片发射的光谱信息。根据测量结果，计算出LED芯片在两个光谱响应度下的相对光谱强度，并通过相对光谱差异计算出LED芯片的结温。实验结果如下：
当LED芯片的工作电流从100mA增加到150mA时，其结温从21℃上升到45.5℃。通过对相对光谱差异的计算，该方法提供的结温分别为20.9℃和45.4℃。值得注意的是，该方法提供的结温与实际测量结果较为接近，具有较高的准确性和稳定性。
结论：
本文提出了一种基于相对光谱差异的非接触式LED结温测量方法。该方法采用两个宽带滤波器来测量LED芯片发射的光强，并计算出两个光谱响应度下LED芯片的相对光谱差异，进而通过相对光谱差异计算出LED芯片的结温。实验结果表明，该方法具有较高的准确性和稳定性，并且由于不需要接触测量，也简化了测量过程。该方法为LED结温的测量提供了一种新思路，并可以满足实际应用的需要。