脉冲注入式功率型LED热特性测量系统研制

摘要

在半导体照明领域中大功率LED的热特性是影响器件整体性能的最重要因素之一，对热特性的测试技术影响了器件研发，设计和生产的各个环节。随着半导体照明技术的不断更新和发展，对LED热特性的测量技术和测试设备提出了更高的要求。
　　目前稳态电学参数测量法以其测量快速、便捷和非破坏性等优势，被广泛用于LED的热特性检测。本文基于电学参数法从理论上分析了LED的结温和热阻特性，介绍了脉冲注入法测量器件结温和U-I曲线的方法，进而提出了一套基于脉冲注入电流的LED热特性参数测量系统。系统检测的参数对象包括:不同脉冲电流下的K系数、器件结温温差、不同温度下的U-I曲线。系统包含硬件电路和软件两部分。
　　硬件电路由模拟电路和数字电路两部分组成。模拟电路主要结构为:脉冲恒流源模块产生电流大小、脉冲周期和宽度可调的脉冲恒流来驱动LED;高速采样模块可以在每个脉冲峰值处检测LED的正向结电压和电流值;温度控制模块可以控制和检测器件的实时温度。数字电路主要结构为:ARM芯片STM32F107作为核心控制器连接并控制所有的外设器件;FPGA作为脉冲发生器产生调制脉冲和采样脉冲;USB作为通讯接口连接上位机和硬件系统。
　　软件部分包含上位机的应用软件和下位机的嵌入式控制程序。上位机软件使用VB6.0平台编写，主要负责系统进行人机交互界面操作和数据处理。下位机程序基于开源嵌入式架构msOS进行改编。下位机程序主要负责接收上位机命令并控制和协调整个硬件系统完成相应测量及返回数据。
　　本文最后对系统主要参数的稳定性和精度进行了分析和测试，并用系统进行了实验测量，验证了系统的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本课题研究内容

第二章 LED热特性测量原理与系统方案设计

2．1 脉冲法测量LED热阻原理

2．1．1 LED热学特性

2．1．2 功率型LED热阻结构分析

2．1．3 电学测量法原理

2．2 系统方案设计

2．2．1 需求和可行性分析

2．2．2 总体设计方案

2．3 本章小结

第三章 系统硬件电路设计

3．1 脉冲恒流源设计

3．1．1 可控恒流源设计

3．1．2 脉冲发生器设计

3．1．3 脉冲恒流调制设计

3．2 温度控制模块的设计与分析

3．2．1 温度设置与控制的工作原理与电路设计

3．2．2 温控平台设计

3．3 高速采样模块设计与分析

3．4 数字电路模块

3．5 系统供电电源设计

3．6 本章小结

第四章 系统控制软件设计

4．1 微控制器嵌入式程序设计

4．1．1 系统层程序设计

4．1．2 应用层程序设计

4．2 上位机应用软件设计

4．2．1 上位机软件主要界面设计

4．2．2 上位机软件程序设计和实现

4．3 本章小结

第五章 系统测试与实验分析

5．1 系统测试

5．1．1 系统电流参数分析与测试

5．1．2 系统温度参数分析与测试

5．2 测量实验及数据分析

5．3 本章小结

第六章 总结

参考文献

附录

致谢

硕士期间的科研成果