JPS6030186A - 発光ダイオ−ドの熱特性測定方法 - Google Patents
発光ダイオ−ドの熱特性測定方法Info
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- JPS6030186A JPS6030186A JP58134406A JP13440683A JPS6030186A JP S6030186 A JPS6030186 A JP S6030186A JP 58134406 A JP58134406 A JP 58134406A JP 13440683 A JP13440683 A JP 13440683A JP S6030186 A JPS6030186 A JP S6030186A
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- light emitting
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- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/32—Pulse-control circuits
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B45/31—Phase-control circuits
- H05B45/315—Reverse phase-control circuits
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の属する技術分野)
本発明は、発光ダイオードの過渡熱抵抗および接合温度
などの熱特性を測定する熱特性測定方法に関し、特に、
高感度の測定を迅速に行なって特性の劣化を伴わないよ
うにしたものである。
などの熱特性を測定する熱特性測定方法に関し、特に、
高感度の測定を迅速に行なって特性の劣化を伴わないよ
うにしたものである。
(従来技術とその問題点)
一般に、過渡熱抵抗は、トランジスタやダイオード等の
半導体素子の動作上重要なパラメータであり、半導体素
子の最大定格は主としてこの過渡熱抵抗によって制限さ
れる。また、かかる過渡熱抵抗は、半導体素子における
半導体チップとステムあるいはリードフレームとの間の
ボンディングの状態の良否判定に有効に用いられる。し
かして、半導体素子のかかる過渡熱抵抗や接合温度など
の熱特性の測定方法としては、従来、所定のパルス幅の
パルス電流B順方向に流したときに生ずる接合温度の上
昇を順方向電圧の温度変化に基づく変化量ΔvFからめ
る方法が採られている。シリコンダイオードやトランジ
スタについては、通例、かかる測定方法によって全数検
査を行なっており、その測定感度は、約、2 m V/
にであった。
半導体素子の動作上重要なパラメータであり、半導体素
子の最大定格は主としてこの過渡熱抵抗によって制限さ
れる。また、かかる過渡熱抵抗は、半導体素子における
半導体チップとステムあるいはリードフレームとの間の
ボンディングの状態の良否判定に有効に用いられる。し
かして、半導体素子のかかる過渡熱抵抗や接合温度など
の熱特性の測定方法としては、従来、所定のパルス幅の
パルス電流B順方向に流したときに生ずる接合温度の上
昇を順方向電圧の温度変化に基づく変化量ΔvFからめ
る方法が採られている。シリコンダイオードやトランジ
スタについては、通例、かかる測定方法によって全数検
査を行なっており、その測定感度は、約、2 m V/
にであった。
一方、上述した熱特性測定方法を発光ダイオードに適用
した場合には、測定、感度は約へ!; m V/にと低
く、再現性のある過渡熱抵抗値を得るには、例えばシリ
コンに比較して大きい電流パルスを流す必要がある。例
えば、GaAs赤外発光ダイオード(例えば、シーメン
ス社製LD、27/ )については、OJ A/3θθ
m5ec以上の大電流パルスご流すことが必要である。
した場合には、測定、感度は約へ!; m V/にと低
く、再現性のある過渡熱抵抗値を得るには、例えばシリ
コンに比較して大きい電流パルスを流す必要がある。例
えば、GaAs赤外発光ダイオード(例えば、シーメン
ス社製LD、27/ )については、OJ A/3θθ
m5ec以上の大電流パルスご流すことが必要である。
しかしながら、かかる大電流量は絶対最大定格の約り倍
の電流量であり、かかる過大電流を流すことにより、発
光ダイオードに特有のロンギニ(Longini )機
構、すなわち、順方向通電中のZnイオンの移動による
pn接合の特性劣化やゴールドおよびパイスベルグ(G
old & Weigberg )機構、すなわち、大
量発生フォトンによるフレンケル欠陥の発生による特性
劣化が生じ、発光ダイオードの発光効率が低下してしま
う場合が多いという欠点があった。
の電流量であり、かかる過大電流を流すことにより、発
光ダイオードに特有のロンギニ(Longini )機
構、すなわち、順方向通電中のZnイオンの移動による
pn接合の特性劣化やゴールドおよびパイスベルグ(G
old & Weigberg )機構、すなわち、大
量発生フォトンによるフレンケル欠陥の発生による特性
劣化が生じ、発光ダイオードの発光効率が低下してしま
う場合が多いという欠点があった。
(発明の目的)
そこで、本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し
、最大定格に比して過大な電流を流すことなく、従って
、特性の劣化2伴うことなく、高感度に過渡熱抵抗の測
定を行ない得る発光ダイオードの熱特性測定方法を提供
することにある。
、最大定格に比して過大な電流を流すことなく、従って
、特性の劣化2伴うことなく、高感度に過渡熱抵抗の測
定を行ない得る発光ダイオードの熱特性測定方法を提供
することにある。
(発明の要点)
かかる目的を達成するために、本発明測定方法では、発
光ダイオードにおける順方向電圧の温度変化による変化
は、通例、室温、25℃を基準として約−〇、 //%
/にであるのに対し、発光効率の温度変化による変化は
、基準値に対して約−〇、タタ%/にと9倍も大きいこ
とを利用するとともに、発光波長のピーク値の温度変化
による変化が約θ・3 nm/にであることを利用して
、検出感度の波長依存性が強い光検出器を用いることに
より、高感度で過渡熱抵抗等を測定し得るようにする。
光ダイオードにおける順方向電圧の温度変化による変化
は、通例、室温、25℃を基準として約−〇、 //%
/にであるのに対し、発光効率の温度変化による変化は
、基準値に対して約−〇、タタ%/にと9倍も大きいこ
とを利用するとともに、発光波長のピーク値の温度変化
による変化が約θ・3 nm/にであることを利用して
、検出感度の波長依存性が強い光検出器を用いることに
より、高感度で過渡熱抵抗等を測定し得るようにする。
すなわち、本発明は、駆動電流値を方形波状に変化させ
て発光ダイオードを駆動し、その発光ダイオードからの
出力光を光検出器で検出し、その検出出力電圧の方形波
状後縁に生ずる電圧変化を測定することにより、発光ダ
イオードの出力光の温度依存性に℃基づいて発光ダイオ
ードの接合温度および過渡熱抵抗を測定することを特徴
とするものである。
て発光ダイオードを駆動し、その発光ダイオードからの
出力光を光検出器で検出し、その検出出力電圧の方形波
状後縁に生ずる電圧変化を測定することにより、発光ダ
イオードの出力光の温度依存性に℃基づいて発光ダイオ
ードの接合温度および過渡熱抵抗を測定することを特徴
とするものである。
(発明の実施例)
以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
する。
まず、具体例として、前述したシーメンス社製の赤外発
光ダイオードLD、2りlの場合を例にとって本発明方
法による熱特性測定を具体的に説明する。
光ダイオードLD、2りlの場合を例にとって本発明方
法による熱特性測定を具体的に説明する。
上述した赤外発光ダイオードLDJりlについて、順方
向電圧vFの温度Tambに対する依存性をT amb
=室温n”Cのときの順方向電圧VF250を基準とし
てVF/VF25’として第1図に示す。かかる赤外発
光ダイオードLD、27/について、放射強度I8の温
度Tambに対する依存性を同じ< Tamb−室温B
℃のときの放射強度Ie25°を基準としてIe/Ie
250として第2図に示す。両者を対比すれば明らかな
ように、放射強度の温度依存性によれば、順方向電圧の
温度依存性に対比して、約5倍の感度が得られる。
向電圧vFの温度Tambに対する依存性をT amb
=室温n”Cのときの順方向電圧VF250を基準とし
てVF/VF25’として第1図に示す。かかる赤外発
光ダイオードLD、27/について、放射強度I8の温
度Tambに対する依存性を同じ< Tamb−室温B
℃のときの放射強度Ie25°を基準としてIe/Ie
250として第2図に示す。両者を対比すれば明らかな
ように、放射強度の温度依存性によれば、順方向電圧の
温度依存性に対比して、約5倍の感度が得られる。
また、同じ赤外発光ダイオードLD、2?/について1
発光波長のピーク値λpeakの温度Tambに対する
依存性を第3図に示す。ここで、Tamb−室温J℃に
おいてはλpea+< = 9!;0 ’nmであるの
に対して、□温度Tamb = 100℃においてはλ
peak = 97’3 nmと長波長側に発光波長の
ピーク値λpeakがシフトしていることが判る。 ゛ 一方、発光ダイオードの発光を受光して検出する光検出
器として同じくシーメンス社製のホトトランジスタBP
Xざ/を用いる場合に、このホトトランジスタの相対ス
ペクトル感度5relは、第11図に示すように、上述
の発光波長域に対応する範囲では、波長λに対して、は
ぼ直線的な波長依存性を呈し、波長9!rOnmおよび
9り3 nmにおける相対感度は、それぞれ、−o、g
および−0,1となり、−o、trq%/nmの波長感
度を有している。
発光波長のピーク値λpeakの温度Tambに対する
依存性を第3図に示す。ここで、Tamb−室温J℃に
おいてはλpea+< = 9!;0 ’nmであるの
に対して、□温度Tamb = 100℃においてはλ
peak = 97’3 nmと長波長側に発光波長の
ピーク値λpeakがシフトしていることが判る。 ゛ 一方、発光ダイオードの発光を受光して検出する光検出
器として同じくシーメンス社製のホトトランジスタBP
Xざ/を用いる場合に、このホトトランジスタの相対ス
ペクトル感度5relは、第11図に示すように、上述
の発光波長域に対応する範囲では、波長λに対して、は
ぼ直線的な波長依存性を呈し、波長9!rOnmおよび
9り3 nmにおける相対感度は、それぞれ、−o、g
および−0,1となり、−o、trq%/nmの波長感
度を有している。
上述したような赤外発光ダイオードとホトトランジスタ
との緒特性を総合して考えると、第9図に示すような光
出力温度特性が上述した具体例について得られる。ここ
で、横軸は周囲温度T’a(’C)、縦軸は光出力の変
化率Iv/工v250を示す。光出力の温度変化による
変化に対する測定感度は一〇、72%/K 。
との緒特性を総合して考えると、第9図に示すような光
出力温度特性が上述した具体例について得られる。ここ
で、横軸は周囲温度T’a(’C)、縦軸は光出力の変
化率Iv/工v250を示す。光出力の温度変化による
変化に対する測定感度は一〇、72%/K 。
となり、前述した従来の測定感度に比して6.5倍に向
上することがわかる。
上することがわかる。
本発明では、上述したような発光ダイオードが呈する放
射強度の温度依存性と、光検出器としてのホトトランジ
スタが呈する波長感度特性とを組合わせて、発光ダイオ
ードの熱特性を高感度で測定する。
射強度の温度依存性と、光検出器としてのホトトランジ
スタが呈する波長感度特性とを組合わせて、発光ダイオ
ードの熱特性を高感度で測定する。
本発明による測定装置の構成例を第6図に示す。
図示の構成においては、可変直流電圧源VS/からの直
流電圧■B1を所定の時間幅で開閉するスイッチSWに
通して方形波パルスを形成する。この方形波パルスを発
光ダイオード駆動回路DRに印加する。この発光ダイオ
ード駆動回路DRは、発光ダイオードLED 、例えば
前述したシーメンス社製の赤外発光ダイオードLDコク
lに抵抗R,およびR2を直列に介して固定直流電圧源
■s2がらの直流電圧vB2を定常的に印加するように
構成する。
流電圧■B1を所定の時間幅で開閉するスイッチSWに
通して方形波パルスを形成する。この方形波パルスを発
光ダイオード駆動回路DRに印加する。この発光ダイオ
ード駆動回路DRは、発光ダイオードLED 、例えば
前述したシーメンス社製の赤外発光ダイオードLDコク
lに抵抗R,およびR2を直列に介して固定直流電圧源
■s2がらの直流電圧vB2を定常的に印加するように
構成する。
発光ダイオードLEDからの発光を、抵抗R3を介して
固定直流電圧源VS3からの直流電圧VB3を印加した
ホトトランジスタPHT %例えば前述したシーメンス
社製のBPXff/により受光してその検出出力電圧v
Iv分取り出す。
固定直流電圧源VS3からの直流電圧VB3を印加した
ホトトランジスタPHT %例えば前述したシーメンス
社製のBPXff/により受光してその検出出力電圧v
Iv分取り出す。
ここで、発光ダイオードLEDと直列抵抗R2とには、
第7図に示すように、スイッチSWの閉成に応じて、定
常電流IFIおよび方形波電流IF2からなる電流IF
が流れ、それに応じてホトトランジスタPHTの検出出
力電圧VIvは第7図に示すような波形歪みのある方形
波形となる。
第7図に示すように、スイッチSWの閉成に応じて、定
常電流IFIおよび方形波電流IF2からなる電流IF
が流れ、それに応じてホトトランジスタPHTの検出出
力電圧VIvは第7図に示すような波形歪みのある方形
波形となる。
ここで、検出出力電圧Vlvにおける方形波形前縁の電
圧降下ΔVIv□は、発光ダイオードLEDに対する電
圧印加により接合温度が上昇したために発光効率が低下
したことを示している。また、方形波形後縁の電圧上昇
ΔVI は、発光ダイオード2 LEDに対する印加電圧が減少することにより接合温度
が上昇して発光効率が上昇したことを示している。
圧降下ΔVIv□は、発光ダイオードLEDに対する電
圧印加により接合温度が上昇したために発光効率が低下
したことを示している。また、方形波形後縁の電圧上昇
ΔVI は、発光ダイオード2 LEDに対する印加電圧が減少することにより接合温度
が上昇して発光効率が上昇したことを示している。
しかして、第7図に示すように、順方向直流電流IF1
が十分に小さければ、検出出方電圧VIVの方形波形の
前後縁における電圧変化ΔvIvを測定することにより
、電圧変化と温度変化との比の較正値Coおよび電力損
失ΔPcから、っぎの式(1)および(2)に基いて接
合温度の変化ΔT」および過渡熱抵抗Rthをめること
ができる。
が十分に小さければ、検出出方電圧VIVの方形波形の
前後縁における電圧変化ΔvIvを測定することにより
、電圧変化と温度変化との比の較正値Coおよび電力損
失ΔPcから、っぎの式(1)および(2)に基いて接
合温度の変化ΔT」および過渡熱抵抗Rthをめること
ができる。
Δvl
ΔTJ−−二’−(1)
0
なお、発光ダイオードLEDに流す方形波形パルス電流
IPの前縁および後縁において、前述したように、同様
の電圧変化が生ずる。ところが、方形パルス状の大電流
を流したときの発光ダイオードLEDの発光によりホト
トランジスタPETが飽和現象を呈することがあるが、
その場合には1方形波形前縁の電圧変化ΔVl vlよ
りも方形波形後縁の電圧変化ΔvIv、について上述し
た熱特性の測定を行なう方が良好な測定精度を得ること
ができる。
IPの前縁および後縁において、前述したように、同様
の電圧変化が生ずる。ところが、方形パルス状の大電流
を流したときの発光ダイオードLEDの発光によりホト
トランジスタPETが飽和現象を呈することがあるが、
その場合には1方形波形前縁の電圧変化ΔVl vlよ
りも方形波形後縁の電圧変化ΔvIv、について上述し
た熱特性の測定を行なう方が良好な測定精度を得ること
ができる。
なお、上述した熱特性測定は、必ずしも暗室内にて行な
う必要はなく、例えば、第3図に示すように、筒状治具
を用いねば、通常の室内灯下においても全く問題なく発
光ダイオードの熱特性測定を行なうことができる。第g
図示の構成において、lは発光ダイオード、λは発光ダ
イオードlと対向して配置されたホトトランジスタによ
る光検用器である。画素子lと−とを対向させて遮光筒
3に配設する。グはプリント基板である。
う必要はなく、例えば、第3図に示すように、筒状治具
を用いねば、通常の室内灯下においても全く問題なく発
光ダイオードの熱特性測定を行なうことができる。第g
図示の構成において、lは発光ダイオード、λは発光ダ
イオードlと対向して配置されたホトトランジスタによ
る光検用器である。画素子lと−とを対向させて遮光筒
3に配設する。グはプリント基板である。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
の発光ダイオードにおける順方向電圧の変化により熱特
性を測定する測定方法と比較して、9倍乃至7倍程度の
高感度をもって過渡熱抵抗などの熱特性を測定すること
ができる。したがってず本発明によれば、従来方法によ
る場合よりも十分に小さいパルス電流によって熱特性測
定を行なうことができ、以て、測定装置を小型化し、か
つ、簡易化し得るとともに、測定対象の発光ダイオード
に何らの悪影響も与えることなく全数検査を行なうこと
ができる。
の発光ダイオードにおける順方向電圧の変化により熱特
性を測定する測定方法と比較して、9倍乃至7倍程度の
高感度をもって過渡熱抵抗などの熱特性を測定すること
ができる。したがってず本発明によれば、従来方法によ
る場合よりも十分に小さいパルス電流によって熱特性測
定を行なうことができ、以て、測定装置を小型化し、か
つ、簡易化し得るとともに、測定対象の発光ダイオード
に何らの悪影響も与えることなく全数検査を行なうこと
ができる。
すなわち、本発明測定方法によれば、発光ダイオードに
、例えば、コθOmA/100 m5ecのパルス電流
を流すことにより、十分に過渡熱抵抗を測定することが
でき、したがって、発光ダイオードの全数検査において
、測定により発光ダイオードに生ずる特性劣化を皆無と
することができる。
、例えば、コθOmA/100 m5ecのパルス電流
を流すことにより、十分に過渡熱抵抗を測定することが
でき、したがって、発光ダイオードの全数検査において
、測定により発光ダイオードに生ずる特性劣化を皆無と
することができる。
本発明によれば、発光ダイオードにおける測定用電流値
については従来の//3となし、印加電力については従
来の//ルとなし得るという格別の効果が得られる。
については従来の//3となし、印加電力については従
来の//ルとなし得るという格別の効果が得られる。
なお、以上の説明においては、専ら、赤外発光ダイオー
ドについて本発明測定方法の説明を行なってきたが、本
発明測定方法は、あらゆる発光ダイオードについて上述
したと同様に適用して同様の作用効果を得ることができ
る。また、光検出器の波長感度依存性を向上させること
により、一層高い感度なもって発光ダイオードの熱特性
測定を行なうことができる。
ドについて本発明測定方法の説明を行なってきたが、本
発明測定方法は、あらゆる発光ダイオードについて上述
したと同様に適用して同様の作用効果を得ることができ
る。また、光検出器の波長感度依存性を向上させること
により、一層高い感度なもって発光ダイオードの熱特性
測定を行なうことができる。
第1図、第2図および第3図は発光ダイオードにおける
順方向電圧の温度依存性、発光出力の温度依存性および
発光波長のピーク値の温度変化による変化特性の一例を
それぞれ示す特性曲線図、第り図はホトトランジスタの
波長感度依存性の一例を示す特性曲線図、 第S図はホ))ランジスタの波長感度依存性を用いて測
定した発光ダイオードの発光出力の温度依存性の例を示
す特性曲線図、 第を図は本発明方法による発光ダイオード熱特性測定装
置の構成例を示す回路図、 第7図は同じくその測定装置における発光ダイオード印
加電流波形およびホトトランジスタ検出出力電圧波形の
一例をそれぞれ示す信号波形図、第g図は同じくその測
定装置の構造例を示す断面図である。 LED・・・発光ダイオード、 PI(T・・・ホトトランジスタ、 SW・・・スイッチ、 VS/〜VS、?・・・電源、 R1y R2e R3°°°抵抗− l・・・発光ダイオード、 コ・・・ホトトランジスタ、 3・・・遮光筒、 ダ・・・プリント基板。 寝もYいL)僧都ぶ−
順方向電圧の温度依存性、発光出力の温度依存性および
発光波長のピーク値の温度変化による変化特性の一例を
それぞれ示す特性曲線図、第り図はホトトランジスタの
波長感度依存性の一例を示す特性曲線図、 第S図はホ))ランジスタの波長感度依存性を用いて測
定した発光ダイオードの発光出力の温度依存性の例を示
す特性曲線図、 第を図は本発明方法による発光ダイオード熱特性測定装
置の構成例を示す回路図、 第7図は同じくその測定装置における発光ダイオード印
加電流波形およびホトトランジスタ検出出力電圧波形の
一例をそれぞれ示す信号波形図、第g図は同じくその測
定装置の構造例を示す断面図である。 LED・・・発光ダイオード、 PI(T・・・ホトトランジスタ、 SW・・・スイッチ、 VS/〜VS、?・・・電源、 R1y R2e R3°°°抵抗− l・・・発光ダイオード、 コ・・・ホトトランジスタ、 3・・・遮光筒、 ダ・・・プリント基板。 寝もYいL)僧都ぶ−
Claims (1)
- 駆動電流値を方形波状に変化させて発光ダイオードを駆
動し、その発光ダイオードからの出力光を光検出器で検
出し、その検出出力電圧の方形波状後縁に生ずる電圧変
化を測定することにより、当該発光ダイオードの出力光
の温度依存性に基づいて発光ダイオードの接合温度およ
び過渡熱抵抗を測定することを特徴とする発光ダイオー
ドの熱特性測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58134406A JPS6030186A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 発光ダイオ−ドの熱特性測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58134406A JPS6030186A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 発光ダイオ−ドの熱特性測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030186A true JPS6030186A (ja) | 1985-02-15 |
Family
ID=15127636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58134406A Pending JPS6030186A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 発光ダイオ−ドの熱特性測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030186A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100643209B1 (ko) | 2005-05-26 | 2006-11-10 | (주)새론 | 발광다이오드의 열특성 측정장치 및 접합부 온도 측정방법 |
| US20110031903A1 (en) * | 2008-01-28 | 2011-02-10 | Nxp B.V. | System and method for estimating the junction temperature of a light emitting diode |
| JP2012216779A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-11-08 | Sharp Corp | 半導体発光素子の温度特性検査装置および温度特性検査方法 |
| KR20190110117A (ko) | 2017-08-21 | 2019-09-27 | 제이엑스금속주식회사 | 적층 조형용 구리 합금 분말, 적층 조형물의 제조 방법 및 적층 조형물 |
| JP2019204856A (ja) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | フェニックス電機株式会社 | 赤外線ランプ |
-
1983
- 1983-07-25 JP JP58134406A patent/JPS6030186A/ja active Pending
Cited By (9)
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