一種led散熱模塊總熱阻測量方法及測量系統的製作方法

2023-05-13 23:30:31 2

一種led散熱模塊總熱阻測量方法及測量系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種LED散熱模塊總熱阻測量方法及測量系統，而提供一種方法簡單、實用性強的測量方法及系統。該系統包括LED散熱模塊、環境模擬試驗箱、溫度記錄儀和電源控制系統。環境模擬試驗箱內有進口風壓穩流室、測試風道和出口風壓穩流室，測試風道與進口風壓穩流室和出口風壓穩流室連通；與進口風壓穩流室相應的箱體上有空氣進口，空氣進口處有空氣流驅動裝置和空氣加熱裝置；與出口風壓穩流室相應的箱體上有空氣出口；測試風道內有空氣溫度測試點，測試風道內有LED散熱模塊，LED散熱模塊的測溫參考點和空氣溫度測試點處有測溫探頭，每個測溫探頭的溫度信號輸出端與溫度記錄儀的一路熱電偶線連接。該系統操作簡便，所得數據有效可靠。
【專利說明】一種LED散熱模塊總熱阻測量方法及測量系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED性能測試【技術領域】，特別是涉及一種LED散熱模塊總熱阻測量方法及測量系統。
【背景技術】
[0002]大功率LED擁有低功耗、長壽命、體積小、響應迅速等一系列顯著的性能優勢,隨著其在多個照明領域的廣泛應用，LED燈具已成為一種有望替代白熾燈、螢光燈和滷素燈等傳統光源的新型照明產品。由於LED的散熱能力可直接影響其性能指標、使用壽命和工作可靠性，因此，LED散熱性能的分析至關重要。
[0003]在LED散熱性能分析中，總熱阻數值的大小能客觀衡量不同燈具結構及工況下的散熱能力，通常被視為一項關鍵的測量指標。
[0004]目前，LED散熱性能測量的散熱模塊為由多顆LED組成的散熱模塊，其總熱阻的測量原理及步驟為:首先，根據LED結溫與測試電壓間具備良好線性關係的特點，測得同批次的單顆LED的電壓溫度係數K ;然後，在散熱模塊中選定一顆LED為代表樣品，並切斷代表樣品兩端的電路板連線，以假負載連接原有電路，而代表樣品則連接測試埠 ；以相同的電流驅動原有電路和代表樣品，並通過電壓溫度係數K，由LED代表樣品工作時的測試電壓反推測得其結溫數據Tj ;達到最終穩態時，由已知的環境溫度TA、LED顆數N和代表樣品發熱功率Qsingle，通過下式計算得到LED晶片至環境間的總熱阻值IVa:
【權利要求】
1.一種LED散熱模塊總熱阻的測量方法，其特徵在於，包括下述步驟: (1)將與待測LED散熱模塊中的LED燈珠生產批次相同的LED標定樣品製成散熱模塊，設定LED標定樣品的電壓溫度係數為確定LED標定樣品時測量並計算得到的電壓溫度係數平均值，測量LED標定樣品在不同驅動電流If下的輸入電功率Pe隨LED標定樣品結溫Tjl變化的對應數據和發光功率隨LED標定樣品結溫h變化的對應數據；所述LED標定樣品散熱模塊的結構與所述待測LED散熱模塊結構相同； (2)根據單顆LED燈珠的發熱功率與輸入電功率和發光功率之間的關係得到LED標定樣品的發熱功率Qsinglel隨LED標定樣品結溫h變化的對應數據，併線性擬合出LED標定樣品在每一驅動電流If下以LED標定樣品結溫Tj1為變量的LED標定樣品的發熱功率Qsinglel的近似計算公式:
Qsinglel-A X Tjj+B( I ) 公式(I)中:A為發熱功率隨LED結溫變化係數，B為發熱功率隨LED結溫變化常數； (3)將步驟(1)中組裝的散熱模塊中的散熱器取下，以與步驟(1)中相同的驅動電流If分別測量LED標定樣品測溫參考點溫度Tki隨LED標定樣品結溫T11變化的對應數據，併線性擬合出每一驅動電流If下以測溫參考點溫度Tki為變量的LED標定樣品結溫L的近似計算公式: Tji=CXTe^D (2) 公式(2)中:C為LED結溫隨測溫參考點溫度變化係數，D為LED結溫隨測溫參考點溫度變化常數； (4)針對由N顆相同生產批次的LED待測樣品製成的所述待測LED散熱模塊，以與步驟(I)中相同的驅動電流If驅動所述待測LED散熱模塊中的LED待測樣品，在保持風速u及環境溫度Ta —定的條件下，測量每個驅動電流If下每顆LED待測樣品與LED標定樣品相同位置測溫參考點的溫度Tk2 ;根據公式(2)，以每顆LED待測樣品測溫參考點的溫度Tk2代替公式(2)中的LED標定樣品測溫參考點溫度Tki，計算得到在不同驅動電流If下每顆LED待測樣品的結溫Τ12，並計算在每個驅動電流If下N顆LED待測樣品的平均結溫f根據公式(I )，將公式(I)中的LED標定樣品結溫Tj1用N顆LED待測樣品的平均結溫f代替，計算得到在每個驅動電流If下的N顆LED待測樣品的平均發熱功率Gsingk ； (5)最終，根據公式(3)計算得到LED待測樣品散熱模塊總熱阻Rt_a:
2.根據權利要求1所述的LED散熱模塊總熱阻的測量方法，其特徵在於，所述LED標定樣品通過下述方法確定:選用任意抽取的與所述待測LED散熱模塊中的燈珠生產批次相同的多顆LED燈珠，分別測量每顆LED燈珠的電壓溫度係數K，計算多顆LED燈珠的電壓溫度係數K的平均值，選用與電壓溫度係數K平均值最接近的一顆LED燈珠作為LED標定樣品。
3.一種實現權利要求1-2中任一項所述LED散熱模塊總熱阻測量方法的測量系統，其特徵在於，包括LED散熱模塊(I)、環境模擬試驗箱(2)、溫度記錄儀(4)和電源控制系統，所述環境模擬試驗箱(2)包括底座(201)和箱體(202)，所述底座(201)和箱體(202)之間密封安裝；所述環境模擬試驗箱(2)內部設置有進口風壓穩流室(206)、測試風道(207)和出口風壓穩流室(210)，所述測試風道(207 )分別與所述進口風壓穩流室(206 )和出口風壓穩流室(210)連通；與所述進口風壓穩流室(206)相應的所述箱體(202)上設置有空氣進口(205)，所述空氣進口(205)處安裝有空氣流驅動裝置(203)和空氣加熱裝置(204);與所述出口風壓穩流室(210)相應的所述箱體(202)上設置有空氣出口(211);所述測試風道(207)內部空氣流動上遊處設置有空氣溫度測試點(208)，所述測試風道(207)內部空氣流動中下遊處安裝有所述LED散熱模塊(I )，所述LED散熱模塊(I)的測溫參考點(14)和空氣溫度測試點(208)處分別安裝有測溫探頭，每個所述測溫探頭的溫度信號輸出端分別與所述溫度記錄儀(4)的一路熱電偶線(41)連接；所述測試風道(207)上設置有風速採樣口(209)，所述風速採樣口(209)通過硬質管道(216)與所述風速測量裝置(215)連接；所述電源控制系統包括LED驅動電源(3-1 )、空氣流驅動電源(3-2 )和加熱驅動電源(3-3 )，所述LED驅動電源(3-1 )、空氣流驅動電源(3-2)和加熱驅動電源(3-3)均為具有調節和顯示驅動電流及驅動電壓功能的獨立電源。
4.根據權利要求3所述的測量系統，其特徵在於，所述溫度記錄儀的數據輸出端通過數據線與用於數據輸入和計算及顯示的計算機連接。
5.根據權利要求3所述的測量系統，其特徵在於，所述LED散熱模塊(I)安裝於樣品承載腔(212 )內填充的保溫材料(213 )的上表面，且僅有所述LED散熱模塊(I)中散熱器露出在所述測試風道(207)中。
6.根據權利要求5所述的測量系統，其特徵在於，所述樣品承載腔(212)的側壁上分別設置有用於所述溫度記錄儀(4)的熱電偶線(41)和LED驅動線(31)穿過的穿線孔。
7.根據權利要求3所述的測量系統，其特徵在於，所述LED散熱模塊包括一顆或多顆LED燈珠(11)、電路板(12)和 散熱器(13)，每顆所述LED燈珠經回流焊接在所述電路板上的串聯電路中，所述電路板固定安裝於所述散熱器表面，所述電路板與所述散熱器之間設置有導熱介質填充層，每顆所述LED燈珠的底座緊鄰點處為測溫參考點(14)。
8.根據權利要求3-7中任一項所述的測量系統，其特徵在於，所述箱體由有機玻璃材料粘接而成。
9.根據權利要求3-7中任一項所述的測量系統，其特徵在於，所述空氣流驅動裝置為風扇，所述空氣加熱裝置為螺旋狀纏繞的電阻絲，所述風速測量裝置為風壓表。
【文檔編號】G01R31/27GK103630851SQ201310666966
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】張建新, 王巍, 牛萍娟, 王景祥, 劉濤, 代靜, 李松宇, 付豪, 張東 申請人:天津工大瑞工光電技術研究院有限公司