Led散热器热性能测试方法及测试装置制造方法
【专利摘要】一种LED散热器热性能测试方法及测试装置，其特征是所述的方法是用纯铜材料的加热块端面作为加热面模拟LED芯片热源。加热块内嵌有电加热管，并在其周围裹有绝热材料，可使电加热管产生的热量几乎完全传递至铜块端面。将被测散热器放置在加热面与螺杆之间，散热器受热面对准铜块加热面，拧紧螺杆使散热器与加热面紧密接触。模拟热源和导杆均固定在一个可旋转的台架上，利用旋转架与支撑架上各自的定位孔，使两者以铰接孔为中心作相对旋转，以此可以测试散热器倾斜放置时的散热性能。本发明还提供了用于上述测试方法的测试装置。本发明应用范围广，结构简单，零件加工、组装方便。
【专利说明】LED散热器热性能测试方法及测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED检测技术，尤其是一种LED散热器热性能测试方法及装置，具体地说是一种LED散热器热性能测试方法及测试装置，它能在LED散热器测试中模拟热源，并且可以对散热器倾斜放置时的散热性能进行测试。
【背景技术】
[0002]LED芯片通常只有20%~30%的电能转换为光能，其余70%~80%主要以非辐射复合发生的点振动的形式转换为热能。如果热量不能及时散发出去，将会导致LED结面温度迅速升高，进而影响产品的生命周期、发光效率、稳定性。因此具有高效热性能的散热器对于LED器件尤为重要。
[0003]判断散热器的热性能往往需要进行实验测试。目前常见的LED散热器热性能测试装置固定装置复杂，影响散热器周围自然对流，且不能实现散热器倾斜放置下的热性能测试。
[0004]为解决以上问题，本发明提出一种LED散热器的热性能测试方法，将旋转装置、固定装置、模拟热源装置整合成一个测试装置，简化测试流程，结构简单，组装方便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种简单有效的LED散热器热性能测试方法及测试装置。
[0006]本发明的技术方案之一是:
一种LED散热器热性能测试方法，其特征是它包括以下步骤:
首先，制作一个纯铜材料的加热块，在加热块内嵌装电加热管，并以加热块的端面作为加热面模拟LED芯片热源；将加热块放置于容纳盒内，周围裹有绝热材料，以使电加热管产生的热量几乎完全传递至铜块端面，调节电加热管所接电源电流大小以改变到达加热面的热流密度大小，模拟不同功率的LED芯片；
其次，将被测散热器放置在加热面与螺杆之间，散热器受热面对准纯铜加热块的加热面，并使加热块中心轴线与螺杆轴线对齐，加热面与散热器底面均为抛光面，拧紧螺杆使散热器与加热面紧密接触，固定散热器同时也减少了加热面与散热器之间的接触热阻；螺杆安装在活动横梁上，活动横梁套入导杆；
所述容纳盒、导杆均固定在一个可旋转的台架上，旋转架与支撑架通过铰接孔铰接，支撑架固定在底座上；利用旋转架与支撑架上各自的定位孔，使两者以铰接孔为中心作相对旋转，此时散热器也会随之旋转至一定角度，利用螺杆夹紧力，能使其不易滑脱，以便测量散热器在倾斜放置时的散热性能。
[0007]本发明的技术方案之二是:
一种用LED散热器热性能测试装置，其特征是它包括:
一旋转装置；该旋转装 置包括底座1、支撑架2以及U形结构的旋转架3，两个支撑架2利用螺钉固定在底座I两端，每个支撑架2上对称设有第一铰接孔201，旋转架3的两侧相对位置处也有相配的第二铰接孔301，支撑架2和旋转架3通过螺栓、螺母实现铰接相连；在支撑架2上，以第一铰接孔201为中心，90°内均匀分布了多个第一定位孔202，旋转架3的两端也相应各有一个第二定位孔302，将第一与第二定位孔之一相对，插入止动销4，即可使旋转架3旋转并固定在所需的测试角度；
一固定装置；该固定装置包括导杆5、活动横梁6、螺杆7和压块8 ;两个导杆5的一端分别嵌入旋转架3两侧的插槽中并与旋转架底面303垂直，活动横梁两端的方孔601套装定位在导杆5的另一端上,螺杆7旋过横梁6中间的螺孔602与散热器13的一端相抵,在螺杆7顶端与散热器之间加装有隔热压块8 ；
一热源模拟装置；该热源模拟装置包括容纳盒9、加热块10、电加热管11和绝热材料12 ;加热块10放置在容纳盒9内，周围包裹有绝热材料12，加热块10中嵌入有电加热管11，容纳盒9放置在所述旋转架3上并能随旋转架等角度旋转，加热块10的上表面1001与散热器的另一端相接触。
[0008]所述的第一定位孔202数目取决于所需的测试角度，且两侧支撑架2上的第一定位孔202位置是对称设置。
[0009]所述的方孔601应比导杆5上端截面略大，以使活动横梁6能沿着导杆5自由滑动定位以适应不同高度的散热器检测要求。
[0010]所述的导杆5两侧均加工有卡口 501，在螺杆7拧紧后，使活动横梁6不易滑脱。
[0011]放置在螺杆7下端和被测散热器13之间的压块8采用低导热系数材料制作以防止热量通过螺杆传递，增大测试误差。
[0012]所述的加热块10为凸形，材料为具有高导热系数的纯铜，其上端面与散热器相接触的加热面1001为抛光面，形状和尺寸按LED芯片实际形状和尺寸设计。
[0013]所述的容纳盒9通过焊接或螺栓固定在旋转架3的底面303上，以防止倾斜时发生滑移，并且一侧开有方便电加热管插入到加热块中10的圆孔901。
[0014]所述的绝热材料12为聚氨酯泡沫，将聚氨酯泡沫剂灌入容纳盒9内，一段时间风干后，即可形成固体状的聚氨酯泡沫，其导热系数〈0.035W/ (m*K)0
[0015]本发明的有益效果:
1、固定装置简单，不影响散热器周围的自然对流散热，同时夹紧力大，能使加热面与散热器紧密接触。
[0016]2、LED芯片模拟热源功率可调。
[0017]3、可实现散热器在倾斜位置的热性能测试。
[0018]4、结构简单，零件加工、组装方便。
[0019]5、应用范围广，不受LED芯片形状、大小以及散热器体积的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明LED散热器热性能测试装置立体图。
[0021]图2为图1的爆炸图。
[0022]图3为图1中的模拟热源装置剖视图。
[0023]图4为图1中导杆5的结构示意图 图5为图1中旋转架旋转至与垂直方向成60°时的立体图。
[0024]图中:1、底座；2、支撑架;201、第一铰接孔;202、第一定位孔;3、旋转架;301、第二铰接孔；302、第二定位孔；303、旋转架底面；4、止动销；5、导杆；501、卡口 ；6、活动横梁；601、方孔；602、螺孔；7、螺杆；8、压块；9、容纳盒；901、圆孔；10、加热块；1001、加热面；11、电加热管；12、绝热材料；13、被测散热器。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0026]实施例一。
[0027]如图1、3所示。
[0028]一种LED散热器热性能测试方法，纯铜材料的加热块10端面作为加热面1001模拟LED芯片热源。加热块10内嵌有电加热管11，放置于容纳盒9内，周围裹有绝热材料12，可使电加热管11产生的热量几乎完全传递至铜块端面，调节电加热管11所接电源电流大小可以改变到达加热面1001的热流密度大小，以此模拟不同功率的LED芯片。
[0029]将被测散热器13放置在加及热面1001与螺杆7之间，散热器受热面对准铜块加热面1001，并使加热块10中心轴线与螺杆7轴线对齐，加热面与散热器底面均为抛光面，拧紧螺杆7即可使散热器13与加热面1001紧密接触，固定散热器同时也减少了加热面与散热器之间的接触热阻。螺杆7安装在活动横梁6上，活动横梁6套入导杆5上端中到位后即可固定，导杆5的下端插入旋转架3两侧对位的插槽中固定，这样，横梁6和两根导杆5形成一个固定散热器的龙门架，使螺杆7从横梁上的螺孔中旋过并与散热器的一端相抵，为了防止螺杆7参与散热，应在螺杆7的端部加装压块8。
[0030]所述容纳盒9、导杆5均固定在一个可旋转的台架上，旋转架3与支撑架2通过铰接孔铰接，支撑架2固定在底座I上。利用旋转架3与支撑架2上各自的定位孔，使两者以铰接孔为中心作相对旋转，此时散热器也会随之旋转至一定角度(如图5所示的60度倾斜)，利用螺杆7夹紧力，能使散热器13不易滑脱，以此可以测试散热器在倾斜放置时的散热性能。
[0031]实施例二。
[0032]如图1-5所示。
[0033]一种LED散热器热性能测试装置，它包括旋转装置、固定装置和热源模拟装置。
[0034]其中旋转装置包括底座1、支撑架2以及U形的旋转架3。2个支撑架2利用螺钉固定在底座I两端，支撑架2上有一个第一铰接孔201，旋转架两侧也有与之相对的第二铰接孔301，通过螺栓、螺母可以将两者铰接。在支撑架上，以第一铰接孔201为中心，90°内均匀分布了多个第一定位孔202，其数目可按所需的测试角度设置，且两侧支撑架2上的定位孔位置是对称布置的。旋转架3两端也相应各有I个第二定位孔302，将第一与第二定位孔之一相对，插入止动销4，即可使旋转架旋转并固定在一定的角度(图5为60度定位时的状态图)。
[0035]固定装置包括导杆5、活动横梁6、螺杆7、压块8。2个导杆5的一端分别嵌入旋转架3两侧的插槽中，与旋转架3的底面303垂直，活动横梁6两端各设有一个方孔601，方孔601套在导杆5上，方孔601应比导杆5截面略大，使活动横梁6能沿着导杆5上下移动并定位。螺杆7旋入横梁中间的螺孔602中，螺杆7下端粘有低导热系数材料制作的压块8，材料可以是泡沫、环氧树脂等，放置在螺杆7下端和被测散热器13之间，其目的是防止热量通过螺杆7传递，增大测试误差。
[0036]热源模拟装置包括容纳盒9、加热块10、电加热管11、绝热材料12。加热块10放置在容纳盒9内，周围包裹有绝热材料12，同时嵌入有电加热管11，电热管11可从容纳盒9上的孔901插入或抽出更换。加热块10为凸形，材料为具有高导热系数的纯铜，其上端面抛光后作为加热面1001与散热器的下端面相接触，加热面1001的形状和尺寸可按LED芯片实际形状和尺寸设计。容纳盒9通过焊接或螺栓固定在旋转底面303，以防止倾斜时发生滑移，并且一侧开有圆孔901，方便电加热管插入到加热块中10。绝热材料12为聚氨酯泡沫，将聚氨酯泡沫剂灌入容纳盒9内，一段时间风干后，即可形成固体状的聚氨酯泡沫。
[0037]如图2、4所示，导杆5两侧均加工有卡口 501，在螺杆7拧紧后，可使活动横梁6不易滑脱。
[0038]如图5所示，将旋转架的第二定位孔302对准支撑架上与垂直方向成60°的第一定位孔202，用止动销4插入两个孔内，旋转架3即可以铰接孔为中心，与垂直方向成60°倾斜。
[0039]本发明的测试步骤为:
步骤I)加工出端面符合芯片形状与尺寸的凸形纯铜块作为加热块10，放置于容纳盒9中，并使端面(加热面1001)稍高于盒高，通过盒体侧边的圆孔901向加热块10内插入电加热管11。向盒内灌注聚氨酯泡沫剂，直至完全包裹加热块除加热面1001以外表面，风干后，即形成聚氨酯泡沫作为绝热材料12。
[0040]步骤2)在加热面上涂上适量的导热胶，并将被测散热器放置于加热块10上，散热器受热面对准加热快的加热面1001 ;滑动活动横梁6，直至螺杆7下端压块8接触到被测散热器13，慢慢旋转螺杆7，用来夹紧散热器，调整到合适的松紧度完成散热器的固定。
[0041]步骤3)松开旋转架3与支撑架2之间用来铰接的螺母。将旋转架上两侧的定位孔分别对准两端支撑架上的某定位孔，旋转架形成一定的倾角，将止动销4插入两个定位孔中，并拧紧铰接孔处螺母，使旋转架固定。
[0042]步骤4)在散热器合适的位置布置热电偶；打开电加热管11所接的可调电源，调节合适的电流，开始测试。
[0043]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种LED散热器热性能测试方法，其特征是它包括以下步骤: 首先，制作一个纯铜材料的加热块，在加热块内嵌装电加热管，并以加热块的端面作为加热面模拟LED芯片热源；将加热块放置于容纳盒内，周围裹有绝热材料，以使电加热管产生的热量几乎完全传递至铜块端面，调节电加热管所接电源电流大小以改变到达加热面的热流密度大小，模拟不同功率的LED芯片； 其次，将被测散热器放置在加热面与螺杆之间，散热器受热面对准纯铜加热块的加热面，并使加热块中心轴线与螺杆轴线对齐，加热面与散热器底面均为抛光面，拧紧螺杆使散热器与加热面紧密接触，固定散热器同时也减少了加热面与散热器之间的接触热阻；螺杆安装在活动横梁上，活动横梁套入导杆； 所述容纳盒、导杆均固定在一个可旋转的台架上，旋转架与支撑架通过铰接孔铰接，支撑架固定在底座上；利用旋转架与支撑架上各自的定位孔，使两者以铰接孔为中心作相对旋转，此时散热器也会随之旋转至一定角度，利用螺杆夹紧力，能使其不易滑脱，以便测量散热器在倾斜放置时的散热性能。
2.—种权利要求1所述方法用LED散热器热性能测试装置，其特征是它包括: 一旋转装置；该旋转装置包括底座(1)、支撑架(2)以及U形结构的旋转架(3)，两个支撑架(2)利用螺钉固定在底座(1)两端，每个支撑架(2)上对称设有第一铰接孔(201)，旋转架(3)的两侧相对位置处也有相配的第二铰接孔(301)，支撑架(2)和旋转架(3)通过螺栓、螺母实现铰接相连；在支撑架(2)上，以第一铰接孔(201)为中心，90°内均匀分布了多个第一定位孔(202)，旋转架(3)的两端也相应各有一个第二定位孔(302)，将第一与第二定位孔之一相对，插入 止动销(4)，即可使旋转架(3)旋转并固定在所需的测试角度； 一固定装置；该固定装置包括导杆(5)、活动横梁(6)、螺杆(7)和压块(8);两个导杆(5)的一端分别嵌入旋转架(3)两侧的插槽中并与旋转架底面(303)垂直，活动横梁两端的方孔(601)套装定位在导杆(5)的另一端上，螺杆(7)旋过横梁(6)中间的螺孔(602)与散热器(13)的一端相抵，在螺杆(7)顶端与散热器之间加装有隔热压块(8)； 一热源模拟装置；该热源模拟装置包括容纳盒(9 )、加热块(10 )、电加热管(11)和绝热材料(12);加热块(10)放置在容纳盒(9)内，周围包裹有绝热材料(12)，加热块(10)中嵌入有电加热管(11)，容纳盒(9)放置在所述旋转架(3)上并能随旋转架等角度旋转，加热块(10)的上表面(1001)与散热器的另一端相接触。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是所述的第一定位孔(202)数目取决于所需的测试角度，且两侧支撑架(2)上的第一定位孔(202)位置是对称设置。
4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是所述的方孔(601)应比导杆(5)上端截面略大，以使活动横梁(6)能沿着导杆(5)自由滑动定位以适应不同高度的散热器检测要求。
5.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是所述的导杆(5)两侧均加工有卡口(501)，在螺杆(7 )拧紧后，使活动横梁(6 )不易滑脱。
6.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是放置在螺杆(7)下端和被测散热器(13)之间的压块(8)采用低导热系数材料制作以防止热量通过螺杆传递，增大测试误差。
7.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是所述的加热块(10)为凸形，材料为具有高导热系数的纯铜，其上端面与散热器相接触的加热面(1001)为抛光面，形状和尺寸按LED芯片实际形状和尺寸设计。
8.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是所述的容纳盒(9)通过焊接或螺栓固定在旋转架(3)的底面(303)上，以防止倾斜时发生滑移，并且一侧开有方便电加热管插入到加热块中(10)的圆孔(901)。
9.根据权利要求2所述的测试装置，其特征是所述的绝热材料(12)为聚氨酯泡沫，将聚氨酯泡沫剂灌入容纳盒(9)内，一段时间风干后，即可形成固体状的聚氨酯泡沫，其导热系数〈0.035W/ (m.K)。`
【文档编号】G01N25/18GK103822940SQ201410089023
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】周驰, 左敦稳, 孙玉利, 左宇杰 申请人:南京航空航天大学