功率型LED在线老化测试的多路温控系统研制

摘要

半导体照明技术伴随时代的进步，应用愈发广泛，大功率LED照明领域更是逐步走向普及。但实际应用中，LED器件和封装的缺陷及工作时发热极大限制了其性能和实际寿命，可靠性问题日渐显露。为此LED寿命加速测试尤为重要，以实现寿命预测，失效机理分析，使得LED可靠性提升。常用的高温老化测试传统上使用高温试验箱，此方法存在诸多缺点:参数检测不连续、温升慢、体积大、功耗高。本文针对性地研制了一套轻便的LED在线寿命加速多路温控系统（以下简称温控系统）。主要工作内容与研究成果如下:
　　1.研制了温控系统的硬件部分。硬件包括加热台、控温器两部分。单个LED加热台能够实现十颗LED同时控温，整体采用轻便坚固的材料制成，主要由电气接触板、LED固定板、加热块以及散热底座组成。该设备加热迅速、受热均匀，LED器件的拆卸、安装及测试十分便利。温度控制器采用高性能单片机，配合温度实时监控实现LED精确控温，控温范围广。
　　2.设计了温控系统软件部分。软件包括温度控制器中的单片机程序以及计算机远程控制应用程序。单片机程序中主要设计了主程序、各类子程序访问、中断服务程序以及PID自整定程序;设计计算机应用程序实现温控器远程控制，使用Delphi环境编程，通过RS232串口和Modbus通讯协议构建框架，最后对程序通讯参数设置、温度同步读取、控制以及温度变化曲线监测等功能进行详细的测试。
　　3.测试温控系统的整体性能。首先使系统控制在不同温度下，用电子温度计测量加热台各加热触点的温度，以检验温度准确性、一致性以及稳定性。接下来将装有LED的加热台放入老化箱，记录LED在不同温度、恒定小电流下的正向电压数据，将此方法所获结果视作标准值，并与在线温控系统同样条件下得到的数据进行对比。对系统在控温稳定性、速度、精度以及加热台受热均匀度方面逐一进行详细测试，分析得到本控温系统在各方面均具有较满意的性能。
　　本温控系统实现同时对多路多颗LED进行不同温度的控制，支持不间断的LED在线测试，温升快、精确度和稳定度较高。同时该系统体积小巧、重量轻，具有良好的便携性，能耗较小。以上诸多性能特性使得本温控系统能够替代LED高温试验箱试验，成为LED高温老化的新方法。利用该系统获取更为细致精确的LED老化测试数据，分析其失效机理和预测寿命，对促进LED工艺技术的改进提升具有积极作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 LED历史与发展

1．1．1 LED简介及发展历程

1．1．2 LED现状与发展趋势

1．2 LED技术简介

1．2．1 LED发光原理

1．2．2 LED器件封装

1．3 LED可靠性概述

1．3．1 LED可靠性介绍

1．3．2 LED失效机理

1．4 本文的选题依据和主要工作

第二章 LED相关特性测试原理概述

2．1 LED热学特性测量原理

2．1．1 LED热学特性概要

2．1．2．结温对LED主要参数的影响

2．1．3．LED结温测量方法

2．2 LED电学特性测量原理

2．2．1 LED基本电流电压参数

2．2．2 电压随温度变化的特性

2．3 LED寿命加速试验原理与方法

2．3．1 寿命加速试验理论

2．3．2 寿命加速试验方法

2．4 本章小结

第三章 LED温控系统设计

3．1 系统总体设计

3．2 温控系统硬件设计

3．2．1 LED加热器设计

3．2．2 温度控制器设计

3．3 温控系统程序设计

3．3．1 单片机端程序设计

3．3．2 计算机程序设计

3．4 本章小结

第四章 LED温控系统测试与分析

4．1 测试相关知识介绍

4．2 试验仪器介绍

4．3 加热器温度检测

4．3．1 试验计划

4．3．2 试验过程及结果

4．3．3 结论与分析

4．4 系统性能检测

4．4．1 老化箱环境试验

4．4．2 在线控温系统试验

4．4．3 试验结论与分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间的学术成果

致谢