致谢在即将完成两年半的硕士学业之际，在此首先要感谢导师牟同升老师对我的悉心指导。
在硕士论文期间的每一次进步，都凝聚着牟老师的心血帮助指导。
无论从学习、到工作，始终都得到导师的悉心指导和亲切关怀，使我受益颇多。
牟老师严谨的治学态度、高尚的师德、活跃的学术思想，牟老师一丝不苟的科研作风以及勇于创新的精神，都将成为我毕生学习的楷模。
在此，谨对导师两半年来的辛勤培养和无私的关怀表示由衷的敬意和深深的感谢。
在我硕士课程学习期间，我还得到了浙江大学信息工程学院光电系白剑、沈永行、何建军、李海峰、杨甬英、王晓萍、王秀萍等老师以及李莉、奚海燕、管信等同学还有浙大三色有限公司虞建栋、李俊凯等多位同事的无私帮助。
他们热情的指导、有益的启发，对我硕士期间学习有很大促进和帮助。
感谢两年半以来一直关心和帮助过我的学院各位领导、老师，还有其他的师兄师姐。
摘要发光二极管(LED)由于其节能效率高、寿命长、可靠性高等特点，十分符合当前低碳经济的要求，在许多领域特别是半导体照明领域中得到广泛应用。
然而LED器件的热特性检测和散热是一个突出的问题，如何保持LED的结温在允许范围内，使LED始终获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命，一直是一个当前急待解决的课题。
本文在充分调研大功率LED的结温测量方法基础上，重点研究了LED结温K系数测量方法降低测量噪声的措施以及产生的效果；同时还重点研究了脉冲电流法，该方法通过给被测LED器件注入方波电流脉冲，脉冲的电流幅度与实际额定工作电流相等，分别测量该LED器件在不同温度下的正向电压，获得正向电压与温度的敏感度系数S。
因此，在实际应用中，只要直接测量LED在额定工作电流下的正向结电压，利用温度敏感系数就可得到此时LED的结温。
文章重点研究了方波电流的脉宽对结温测量精度的影响，通过对12μs、24μs、50μs、100μs、150μs几种脉冲的研究，得出要使脉冲电流对结温的测量影响小于1℃，脉冲宽度控制在几个到十几个μs数量级上。
文章还对脉冲电流法用于LED器件热容的测量进行了初步探索。
本文在实验论证基础上，提出了脉冲电流式LED的结温测量仪器的雏形结构，希望能为LED的结温测量有所贡献。
关键词：LED结温、噪声、脉冲电流法，热容AbstractLED meets the requirements of low-carbon economy because of their high energy saving efficiency,long life-time and high reliability,and it is widely used in many fields especially the fields of semiconductor lighting.However,the test of thermal performance and heat dissipation is still a prominent problem.In order to obtain stable light output and maintain normal lifetime of the devices,how to keep the junction temperature within the allowable range?This is still a burning question at present.On the basis of making enough investigation on the measuring methods of LED junction temperature,this text mainly studies the K coefficient measuring method which can reduce the measurement noise and the effect.Meanwhile,it also studies a new method-the pulse current method which can measure the junction temperature and thermal capacity of LED device at the same time.By injecting constant narrow pulse of square-wave current to the LED devices,it will obtain the sensitivity coefficient dVF/dT of forward voltage and the temperature under a certain current. Then,by measuring the forward junction voltage under the rated current,users can use the sensitivity coefficient to obtain the junction temperature.Through the study of 12μs,24μs and50μs and other pulses whit different pulse width,it is concluded that in order to achieve the effect of pulse current on junction temperature measuring accuracy lower than1℃,the pulse width should be controlled from a few to a dozen μs.This text also makes primary exploration of the pulse current method on the thermal capacity measurement of LED devices.Based on the experimental demonstration,this text offers a prototype structure of LED junction temperature measuring instruments with pulse current method.Hope it will contribute to the measurement of LED junction temperature.K ey words:LED junction temperature,noise,pulse measurement,thermal capacity目次1引言 (1)1.1绪论 (1)1.1.1LED的发展历史 (1)1.1.2LED结温与封装 (6)1.1.3结温测量研究现状 (10)1.2选题意义和内容 (11)2大功率LED技术的实现 (13)2.L G A N基LED发光原理及特性 (13)2.2LED的热性能参数 (16)2.2.1LED的结温 (16)2.2.2LED的热阻 (17)2.3白光LED国内外的研究现状 (18)2.4大功率白光LED存在的问题 (20)3LED热特性分析 (22)3.1驱动电流产生的热 (22)3.2结温对LED的主要参数的影响 (24)3.2.1高结温导致的LED永久性老化 (24)3.2.2结温对LED正向电压的影响 (24)3.2.3结温对LED发光波长的影响 (24)3.2.4结温对LED光效的影响 (26)3.2.5结温对LED荧光粉效率的影响 (29)4LED结温测量技术 (30)4.1红外热成像法 (30)4.2光谱法 (30)4.3管脚温度法 (30)4.4蓝白比法 (31)4.4小电流K系数 (32)4.5脉冲电流法 (34)4.5.1脉冲电流法的原理 (34)4.5.2脉冲法测量热容 (36)5小电流K系数法装置测量精度的提高 (40)5.1现实装置的主要问题 (40)5.1.1噪声和阻尼振荡 (40)5.1.2测量基准不一致 (41)5.2解决方案 (41)5.2.1针对噪声和阻尼振荡 (41)5.2.2针对测量基准不一致 (44)5.3改善效果 (45)6脉冲电流法 (47)6.1测量装置简介 (47)6.1.2LM3886的主要参数和特点 (48)6.1.3可控脉冲电流源电路 (49)6.2测量过程与数据处理 (50)6.2.1结电压与结温的关系 (50)6.2.2脉宽对测量精度的影响 (51)6.2.3结温和热阻计算 (53)6.2.4热容的的计算 (53)6.3脉冲电流法测量结温分析与总结 (55)7总结与展望 (57)7.1本论文所完成的课题内容 (57)7.2课题今后的研究方向 (57)参考文献 (59)作者简历及在学期间所取得的科研成果 (63)1引言1.1绪论高亮度LED的出现具有划时代意义，它将是人类继爱迪生发明白炽灯泡之后最伟大的发明之一，被称为第四代照明光源或绿色光源，与传统光源相比，它具有很多优点：光效高、无汞环保、寿命长、体积小等特点，已经广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、城市夜景等特殊照明领域。
近年来，随着材料科学研究的深入以及生产工艺的改进，功率型白光LED的光效逐步提高，目前实验室数据已经接近200lm/w，成熟的产品数据也己经超过100lm/w[1]，这已经具备了应用于民用照明领域的条件。
由于LED结构的特殊性，易于进行二次光学设计，以及寿命长等突出优点，即便是在光效与高压气体放电灯(HID)相当的情况下，在通用照明应用的某些领域中仍有较大的节能空间。
因此，学术界把它看做一种绿色光源，并寄希望它能取代传统光源以实现节能，这些也十分符合日前《联合国气候变化框架公约》提出节能减排的要求，因此世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。
美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。
我国科技部在科技攻关计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划，其后的2006年又以“863”项目的形式予以支持[2]。
本课题是基于LED在应用领域中的研究展开，本章首先回顾一下LED发展历史，并总结了LED在一些通用领域的应用现状和发展趋势并引出LED的热特性研究对LED应用影响的重要性。
1.1.1LED的发展历史工程师Henry Joseph Round早在1907年通过在一个金属针和碳化硅（金刚砂）晶体之间加上偏压观察到了电致发光现象[3]，但是由于这种电致发光发出的黄光太暗，因而没有得到实际应用。