[发明专利]一种自动温度控制LED器件

说明书

本发明提供了一种自动温度控制LED器件，集成了LED发光结构，石墨烯温度传感器和半导体致冷器，提高了器件的集成度，温度测量的精度，和LED芯片的散热效果；并通过测量电路和模数转换获得LED发光结构温度信号，通过温度控制电路精确控制LED发光结构的温度，达到了提高器件寿命，减少能量损耗的效果。

技术领域

本发明涉及LED器件领域，属于分类号H01L33/00下，具体涉及一种自动温度控制LED器件。

背景技术

现有技术中的LED器件在工件状态时会产生热量，而这些热量如果不能及时散热会损毁到LED芯片的寿命，尤其是如LED车灯、投影仪光源和户外LED显视屏等大功率LED器件，其散热性能的好坏直接会影响到整个器件的寿命。这些器件的价格很高，如果寿命降低，会产生较大的浪费和损失。并且，随着LED芯片的减小，温度温度传感器件的体积也要相应减小，能准确反应LED器件结构有源区的温度，才能保证测量温度的准确性。

现有技术中通过散热片通过流体对流，进行散热，会使整个器件的体积变大。半导体致冷是一种集成度高，无需冷媒和压缩循环装置，操作方便，但其致冷效率较低，耗电量大，将用于致冷时需要精确控制。在提高温控精度的同时，减少能量损耗。

同时，对于显示器件用的LED芯片温度分布不均匀会导致芯片发光强度的衰退，产生亮度不均匀等问题，对于显示器件的温度精确控制具有重要意义。

发明内容

基于解决上述问题，本发明提供了一种自动温度控制LED器件，其特征在于，包括：集成了LED发光体、石墨烯温度传感器件和半导体致冷器的芯片结构，所述芯片结构通过键合引线进行电气连接至基板的上表面上电路结构中，并固定在基板上；其中，所述芯片结构包括：半导体致冷器，半导体致冷器的上表面为致冷端，半导体致冷器的上表面上堆叠石墨烯温度传感器件；所述石墨烯温度传感器件包括：半导体致冷器的上表面具有凹槽，在所述凹槽内形成金属电极，石墨烯形成在半导体致冷器的上；以及石墨烯上堆叠LED发光体结构，所述LED发光体结构包括：蓝宝石衬底，底电极、有源层和上电极；设置在所述基板外部的温度测量电路；其中石墨烯温度传感器件包括，石墨烯和两个金属电极，所述金属电极将石墨烯连接到测量电路中，通过测量石墨烯的电阻随温度的变化，输出温度信号；其中，所述温度测量电路包括：恒流电压源、与石墨烯串联标准电阻，电压测量装置，电压测量装置输出温度信号；设置在所述基板外部的温度控制电路；石墨烯温度传感器测量到的温度信号输出到温度控制电路；其中，所述温度控制电路包括：前置放大器，模数转换器件，控制器，半导体致冷器开关；所述温度控制电路根据测量的到信号，当LED发光体结构的温度升到阈值通过控制器控制半导体致冷器开关，间歇性开关半导体致冷器使LED发光体的温度降低并维持在稳定的温度范围。以实现精确测量LED发光体结构工作时的温度，通过精确控制芯片发光结构的温度，在提高器件寿命的同时，提高发光稳定性，达到节能的效果。

根据本发明的实施例，所述金属电极为图案化的金属薄膜电极。

根据本发明的实施例，所述所述金属电极的材料选自Pt、Al、Ag、Ni、Ti、Au中的一种或多种。

根据本发明的实施例，所述金属电极为一对插指电极或一对圆环电极。

根据本发明的实施例，所述石墨烯为单层、双层或多层石墨烯。

根据本发明的实施例，所述基板具有散热结构，所述散热结构与半导体致冷器的热端连接。

根据本发明的实施例，所述控制器件通过算法将模数转换器件获得的数字电压信号，得到控制信号，通过改变脉冲信号的频率控制半导体致冷器开关

本发明的优点如下：

(1)利用石墨烯温度探测器测量能够精确测量获得LED发光结构的温度；

(2)利用半导体致冷器能够提高器件集成度；