Led模块热学接口测量系统及其测量方法_2

文档序号:9303119阅读:来源:国知局
2,直接根据感应的LED模块200预设参考点的辐射热通量计算预设参考点的温度值,不会受LED模块200本身的电热特性、封装形式或者测试仪器采样精度的影响,提高了测量准确度。
[0025]在其中一个实施例中,如图2所述,LED模块热学接口测量系统还包括加热器140和第一直流源150,加热器140设置于散热器110,第一直流源150连接加热器140,用于对加热器140供电。第一直流源150对加热器140提供工作电流I时,加热器140将会产生电功率P = I2*R,对散热器110进行加热,用于对福射热通量测量仪进行校准,降低热量流失对测量的影响,提高测量准确性。
[0026]本实施例中加热器140 具体可米用 PTC (Positive Temperature Coeff icient,正温度系数)加热器,第一直流源150为高精度直流源,测量精度为0.012%。高精度直流源不但可以提供工作电流,而且还可以测量电流、电压和功率。由于并接于电路的电压取样存在一定的旁路电流,串接于电路的电流取样存在一定的电压降,因此本实施例中第一直流源150采用四线制接法进行连接,避免线路过长或电流较大带来电学测量误差,提高电学测量准确度。
[0027]PTC加热器内置有PTC热敏电阻,PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度)时,其电阻值随着温度的升高呈现阶跃性的增高。PTC热敏电阻具有灵敏度高、工作温度范围宽、体积小、使用方便、稳定性好、过载能力强的特点。PTC热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区,恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值,该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关,而与环境温度基本无关,因此具有恒温发热特性。PTC加热器利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热器件。在中小功率加热场合,PTC加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势,符合本系统的技术需求。
[0028]在其中一个实施例中,继续参照图2,LED模块热学接口测量系统还包括第二直流源160、处理器170、积分球180和光谱仪190,第二直流源160连接LED模块200,处理器170连接显示仪表124和第二直流源160。积分球180设置于散热器110远离辐射热流传感器122的一侧,且积分球180与散热器110的相接处用于放置LED模块200,光谱仪190连接积分球180和处理器170。本实施例中光谱仪190通过光纤与积分球180连接,第二直流源160同样为高精度直流源,采用四线制接法进行连接。
[0029]第二直流源160用于对LED模块200供电,以及测量LED模块200的电学功率并发送至处理器170。光谱仪190用于测量LED模块200的光谱辐射功率并发送至处理器170。显示仪表124还用于在LED模块200不通电情况下,第一直流源150以预设功率控制加热器140进行加热时,根据辐射热流传感器122感应的LED模块200预设参考点的辐射热通量计算得到电压值进行显示,并发送至处理器170 ;以及在LED模块200通电情况下,第一直流源150调节加热器140的功率使LED模块200预设参考点的温度最大时,根据辐射热流传感器122感应的LED模块200预设参考点的辐射热通量计算得到电压值进行显示,并发送至处理器170。
[0030]处理器170用于根据光谱辐射功率和电学功率计算得到LED模块200的热学功率,根据显示仪表124发送的电压值以及对应的预设功率计算得到功率系数,以及根据热学功率、功率系数以及LED模块200预设参考点的温度最大时对应的电压值与加热功率计算得到LED模块200的后向散热功率和前向散热功率进行显示。
[0031]传统的后向散热功率Pth,_计算方式是把所有发热都假设为后向散热功率,而真实情况是有部分热量是向前发散,向前散热功率Pth,front会造成较大误差。后向散热功率是设计热沉的重要指标,即热沉要有能处理LED模块200往后发出热量的能力。
[0032]具体地,本实施例中将LED模块200安装于积分球180侧面,对LED模块200进行通电直至热学接口的底部温度稳定。利用积分球180、光谱仪190、第二直流源160测量出LED模块200的光谱辐射功率Pvls和电学功率P el,并关掉LED模块200。处理器170计算出LED 模块 200 的热学功率 Pth= P th,rear+Pth,front= P el-Pvls。
[0033]在LED模块200不通电情况下,通过第一直流源150将加热器140的加热功率分别设置为10W、20W、30W、40W、50W,并记录显示仪表124的电压读数。由于加热器140的加热功率与电压读数线性相关,可计算得出功率系数β。在LED模块200通电情况下,调节加热器140的加热功率PthCH,使得预设参考点的温度为最大值,并记录显示仪表124的电压读数与加热器140的加热功率。LED模块200的后向散热功率为:
[0034]Pth, rear — V HFS^ ^ _PthCH
[0035]其中,Pthil^为后向散热功率,β为功率系数,V HFS和P _分别为LED模块预设参考点的温度最大时,对应的显示仪表124的电压读数和加热器140的加热功率。
[0036]进一步地,LED模块200的前向散热功率为:
[0037]Pthjfront= P el_Pvis_Pth, rear= P th_Pth, rear
[0038]其中,Pthifront^ LED模块200的前向散热功率,P &为LED模块200的热学功率,P—为LED模块200的后向散热功率。
[0039]本实施例中在计算后向散热功率Pth^时避免了前向散热功率对测量造成干扰,提高了测量准确度。
[0040]在其中一个实施例中,显示仪表124还用于根据辐射热流传感器122感应的LED模块200预设温度测量点的辐射热通量计算得到温度值并发送至处理器170 ;处理器170还用于根据显示仪表124发送的预设参考点和预设温度测量点的温度值计算得到最大差值,并根据最大差值和后向散热功率计算得到LED模块200的扩散热阻进行显示。
[0041]如图3所示,与预设参考点~为LED模块200背面的中心点对应,本实施例中预设温度测量点的数量为四个,且在以预设参考点t为圆心,预设长度为半径的圆上等间距设置。预设温度测量点具体包括测量点tsl、测量点ts2、测量点ts3和测量点t s4o
[0042]扩散热阻Rth,sp是反映光组件中心和边缘温度差的参数,如果中心和边缘温差太大,则容易出现中心过早光衰、颜色漂移乃至烧毁的状态。具体地,在将LED模块200安装于本系统后,对LED模块200通电直至热学接口的底部温度稳定。测量LED模块200的热学接口预设参考点温度~和预设温度测量点温度t sx的最大差值,利用扩散热阻公式计算出扩散热阻,具体为:
[0043]Rth, sp= max [ (t r_tSx) /Pth, rear]
[0044]其中,Rth,sp为扩散热阻,t ^为预设参考点温度,t sx为预设温度测量点温度,P th,rear为后向散热功率。通过本系统对LED模块200的扩散热阻进行测量,以便于对LED模块200的质量进行评估。<
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