专利名称：半导体照明产品散热性能检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明属于照明产品检测领域，尤其涉及一种半导体照明产品散热性能检测装置
及其检测方法。
背景技术：
白光LED(Light Emitting Diode)，白光发光二极管，简称白光LED,是一种能够 将电能转化为白光的半导体器件。白光LED光源的特点是LED使用低压电源，供电电压 为6-24v，即可获得足够高的亮度；LED消耗的能量较同光效的白炽灯减少80%，发光相应 速度快，高频特性好，能显示脉冲信息；体积小，发光面形状分为圆形、长方形等，并且有多 种规格，所以可以制成各种形状的器件；防震动及抗冲击性能好，功耗低，发热量少，耗电量 小，寿命长。由于LED的PN结工作在正向导通状态，本身功耗低，只要加以必要的限流措施，
即可长期使用；对环境污染小，无有害金属汞。 从上个世纪60年代LED诞生以来，LED从红光LED、绿光LED, —路开发到蓝光、白 光LED。凭借着有省电、长寿命、开关速度快等优点，以LED为光源的半导体照明技术广泛应 用于各个领域。它是本世纪最具有发展前景的新兴高技术领域之一。作为新型高效固态光 源，半导体照明光源具有节能、安全、绿色环保、长寿命、色彩丰富和微型化等显著的优点， 这将成为继白炽灯、荧光灯之后的又一次标志性的飞跃，是世界照明工业的新的革命。
半导体照明主要指led的光色照明(景观照明和装饰照明)、专用普通照明、安全
照明、特种照明和普通照明光源以及应用太阳能的LED照明产品，其市场潜力巨大。 半导体照明与传统意义上的白炽灯、荧光灯、高压钠灯等在原理上、结构上、组合
上具有根本性的区别，因此，在半导体照明产品的设计、标准制定的问题上要充分考虑半导
体照明产品的基础结构、封装形式、散热方式、可靠性等特点，通过制定或修订标准对产品 设计和工程方案进行规范，从而引导半导体照明产品有序、规范、标准地进入市场。
半导体照明产品的一个突出问题是散热问题，特别多芯片封装或光源模组集成灯 具的散热问题。据有关资料统计，大约70%的故障是由于散热问题造成的。根据电子系统 的可靠性分析经验，工作温度每升高l(TC，可靠性就会降为原来的一半，由此可以看出，散 热问题严重的制约着半导体照明产品质量。因此，半导体照明产品散热性能检测成为半导 体照明产品质量分析，产品筛选，研发设计改造以及标准化体系建立过程中的重要环节。
面对以上问题，当前并没有系统、规范、公认的检测方法。目前，国内外没有系统的 半导体照明产品热性能检测标准及检测装置，国内外该方面的专利几乎为零。例如美国应 用材料股份有限公司的欧勒格 V 塞雷布里安诺夫等人发表的发明专利"灯故障检测装 置"，提出了用于检测半导体衬底热处理的灯组中的灯故障的方法；朱德忠等人发表的发明 专利"新型的LED车灯配光板的热测试方法"，提出根据LED结温与正向电压的关系测定配 光板热性能。 以上是目前半导体照明产品热性能检测的现状，通过目前的方法和专利并不能系 统有效得到半导体照明产品散热性能，且在不同结构产品之间无法进行热性能比较，这些都严重限制了半导体照明产品的研发、制造和产业化发展。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种半导体照明产品散热性能检测装 置及其检测方法，本发明所提出的装置能够解决不同规格照明产品热特性的分析比较及综 合评价。本发明的构成思路是对于不同结构的半导体照明产品以光源模组为测量基点针对 灯具散热器的多个环节进行热性能参数测量，再将测试参数进行标准灯具模型归一化等效 变换，进行热特性分析。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种半导体照明产品散热性能检测装置， 其包括中央监控及处理计算机和分别与中央监控及处理计算机连接的快速辐射功率测试 仪、电参数发生及测量仪、温度探测器、变环境测试积分球、参数分析及等效变换模块；
物理特性参数输入模块用于采集导体照明产品的物理特性参数；
快速辐射功率测试仪用于采集半导体照明产品的辐射量数据； 电参数发生及测量仪用于向半导体照明产品提供所需的电功率，同时测量半导体 照明产品的工作过程中的交流及直流电参数； 温度探测器用于探测半导体照明产品内、外部测试基点的温度； 变环境测试积分球用于产生半导体照明产品所需的环境的温度； 中央监控及处理计算机接收上述功率数据、电信号、温度信号及环境参数； 参数分析及等效变换模块用于将半导体照明产品光电特性及物理特性进行归一
化变换，推算出等效数学模型状态下的工作参数，中央监控及处理计算机根据该工作参数
输出测试数据、曲线及综合分析报告。 该电参数发生及测量仪包括输入电功率、电信号发生模块，输入输出电压、电流模 块、功率反馈值回读模块及功率因数测试模块。 半导体照明产品内的温度测试基点为半导体照明光源模组基板。 该中央监控及处理计算机还连接一灯具光电特性及物理特性修正模块，用于对采
集到的半导体照明产品的光电特性及物理特性进行修正。 另外，本发明还提供了一种半导体照明产品散热性能检测方法，其包括以下步 骤 (1)测试半导体照明产品的物理特性参数，通过快速辐射功率测试仪采集半导体 照明产品的辐射量数据，在半导体照明产品内部的温度测试基点处贴装温度探测器，在半 导体照明产品外部的测试基点处贴装另一温度探测器，将半导体照明产品与电参数发生及 测量仪相连接，用于向半导体照明产品提供所需的电功率，同时测量半导体照明产品的工 作过程中的交流及直流电参数； (2)将半导体照明产品放入变环境测试积分球中，并使半导体照明产品内、外环境 温度稳定； (3)通过中央监控及处理计算机读取半导体照明产品的电参数值、辐射量数据、物 理特性参数值及环境温度值； (4)通过中央监控及处理计算机触发同步信号，执行稳态热特性测试，稳态热特性 测试通过各点温度探测器在环境温度稳定条件下测试各测试基点的稳态温度；
(5)重复步骤4 5，通过电参数发生及测量仪改变输入功率值、通过变环境测试 积分球改变环境温度条件测试多组数据，测试范围不超过正常工作态允许条件下的极限 值； (6)建立等效数学模型将半导体照明产品光电特性及物理特性进行归一化变换；
(7)根据以上步骤测试和分析，输出半导体照明产品在不同环境温度和不同输入 电功率条件下的基点温度值、等效数学模型归一化的基点温度数据、曲线及综合分析报告。
快速辐射功率测试仪采样频率、电参数发生及测量仪的测量采样频率及温度探测 器的温度采样频率保持同步，均由中央监控及处理计算机同步触发。
与现有技术相比，本发明具有如下优势 本发明弥补了半导体照明产品散热性能检测技术的不足，对不同结构半导体照明 产品热性能的检测提出了一套完整的解决方案。本发明提出的装置能够不受照明产品结 构、参数差异的影响，在不改变照明产品结构的情况下进行热特性测试，测试结果能够基本 复原使用环境，从而减小测试环境差异而造成的误差，同时测试结果在同类产品中具有通 用可比性。 本发明采用实际测量、模型修正及参数等效变换为一体的模式实现上述创新性， 与现有的测试方法相比该装置能够更全面的反映半导体照明产品的热特性，同时在不同规 格产品之间建立一个分析评价的沟通桥梁，利于研发、质量管理、商品采购、公共检测等工 作的开展，因而体现其先进性。 采用本发明提出的半导体照明产品散热性能检测装置及其测试方法能够对不同 结构半导体照明产品进行散热性能分析，为半导体照明产品的散热特性研究提供有效测试 手段；该装置能够为半导体照明产品设计提供检测依据以优化产品性能，同时还能为半导 体照明产品市场提供有效的质量分析手段以规范市场。 本发明提供的检测装置及其检测方法，适合于所有灯具的散热性能检测，对于半 导体照明产品散热性能检测效果更为明显。
图1为本发明的半导体照明产品散热性能检测装置示意图； 上图中，1为中央监控及处理计算机，2为变环境测试积分球，3为快速辐射功率测 试仪，4为电参数发生及测量仪，5为温度探测器，6为物理特性参数输入模块，7为参数分析 及等效变换模块。 图2为本发明的半导体照明产品散热性能检测方法流程示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。 如图1所示，本发明提供了一种半导体照明产品散热性能检测装置，其包括中央 监控及处理计算机1和分别与中央监控及处理计算机1连接的快速辐射功率测试仪3、电参 数发生及测量仪4、温度探测器5、变环境测试积分球2、参数分析及等效变换模块7 ;
物理特性参数输入模块6用于采集导体照明产品的物理特性参数；该快速辐射功 率测试仪用于采集半导体照明产品的辐射量率数据；该电参数发生及测量仪用于输入电功率至半导体照明产品，并测量半导体照明产品的输出电信号；该温度探测器用于探测半导 体照明产品内、外部测试点的温度信号；该变环境测试积分球用于设定半导体照明产品所 处的环境温度；该中央监控及处理计算机接收上述功率数据、电信号、温度信号及环境温度 及物理特性参数；该参数分析及等效变换模块用于将半导体照明产品光电特性及物理特性
进行归一化变换，推算出等效数学模型归一化的参数，中央监控及处理计算机根据该工作 参数输出测试数据、曲线及综合分析报告。 本实施例中，在温度测试点处设有用于贴装温度探测器的夹具。 进一步地，该电参数发生及测量仪包括输入电信号发生模块，输入输出电压、电
流、功率反馈值回读模块及功率因数测试模块。 进一步地，半导体照明产品内的温度测试点为半导体照明光源模组基板。
本发明的检测方法采用综合测试及分析的方法得到产品散热性能的参数测试结 果和综合分析结果，本实施例中以灯具为例进行说明，其具体检测过程包括如下步骤
步骤1.测试半导体照明产品的物理特性参数，如长、宽、高、体积、质量等；
步骤2.将灯具样品打开，在温度测试基点处通过辅助夹具贴装专用温度探测器。
步骤3.在灯具电源接口处连接电参数发生及测量仪，然后闭合灯具。
步骤4.在外部指定测试点贴装专用温度探测器。 步骤5.将灯具放入变环境灯具测试积分球中，在测试前放置一段时间保证灯具 内外环境稳定。 步骤6.中央监控及处理计算机读取半导体照明产品的电输入输出特性、光输出 特性、物理参数特性及环境特性参数。 步骤7.通过中央监控及处理计算机触发同步信号，执行稳态热特性测试，稳态热
特性测试通过各点温度探测器在环境温度稳定条件下测试各测试基点的稳态温度。 步骤8.重复步骤6 7，通过电参数发生及测量仪改变输入功率值、通过变环境测
试积分球改变环境温度条件测试多组数据，测试范围不超过正常工作态允许条件下的极限值。 步骤9.建立等效数学模型将半导体照明产品光电特性及物理特性进行归一化变 换，推算出等效数学模型归一化的参数。 步骤10.根据综合测试和分析，输出测试数据、曲线及综合分析报告。 通过以上步骤可以对不同结构半导体照明产品进行散热性能分析，为半导体照明
产品的散热特性研究提供有效测试手段。 本发明提供的检测装置及其测试方法，适合于所有灯具的散热性能检测，对于半 导体照明产品散热性能检测效果更为明显。 以上对本发明所提供的一种半导体照明产品散热性能检测装置及其测试方法进 行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及 应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种半导体照明产品散热性能检测装置，其特征在于包括中央监控及处理计算机和分别与中央监控及处理计算机连接的快速辐射功率测试仪、电参数发生及测量仪、温度探测器、变环境测试积分球、参数分析及等效变换模块；物理特性参数输入模块用于采集导体照明产品的物理特性参数；快速辐射功率测试仪用于采集半导体照明产品的辐射量数据；电参数发生及测量仪用于向半导体照明产品提供所需的电功率，同时测量半导体照明产品的工作过程中的交流及直流电参数；温度探测器用于探测半导体照明产品内、外部测试基点的温度；变环境测试积分球用于产生半导体照明产品所需的环境的温度；中央监控及处理计算机接收上述功率数据、电信号、温度信号及环境参数；参数分析及等效变换模块用于将半导体照明产品光电特性及物理特性进行归一化变换，推算出等效数学模型状态下的工作参数，中央监控及处理计算机根据该工作参数输出测试数据、曲线及综合分析报告。
2. 根据权利要求1所述的半导体照明产品散热性能检测装置，其特征在于该电参数 发生及测量仪包括输入电功率、电信号发生模块，输入输出电压、电流模块、功率反馈值回 读模块及功率因数测试模块。
3. 根据权利要求1所述的半导体照明产品散热性能检测装置，其特征在于半导体照 明产品内的温度测试基点为半导体照明光源模组基板。
4. 根据权利要求1所述的半导体照明产品散热性能检测装置，其特征在于该中央监 控及处理计算机还连接一灯具光电特性及物理特性修正模块，用于对采集到的半导体照明 产品的光电特性及物理特性进行修正。
5. —种半导体照明产品散热性能检测方法，其特征在于包括以下步骤(1) 测试半导体照明产品的物理特性参数，通过快速辐射功率测试仪采集半导体照明 产品的辐射量数据，在半导体照明产品内部的温度测试基点处贴装温度探测器，在半导体 照明产品外部的测试基点处贴装另一温度探测器，将半导体照明产品与电参数发生及测量 仪相连接，用于向半导体照明产品提供所需的电功率，同时测量半导体照明产品的工作过 程中的交流及直流电参数；(2) 将半导体照明产品放入变环境测试积分球中，并使半导体照明产品内、外环境温度 禾急^ ;(3) 通过中央监控及处理计算机读取半导体照明产品的电参数值、辐射量数据、物理特 性参数值及环境温度值；(4) 通过中央监控及处理计算机触发同步信号，执行稳态热特性测试，稳态热特性测试 通过各点温度探测器在环境温度稳定条件下测试各测试基点的稳态温度；(5) 重复步骤4 5，通过电参数发生及测量仪改变输入功率值、通过变环境测试积分 球改变环境温度条件测试多组数据，测试范围不超过正常工作态允许条件下的极限值；(6) 建立等效数学模型将半导体照明产品光电特性及物理特性进行归一化变换；(7) 根据以上步骤测试和分析，输出半导体照明产品在不同环境温度和不同输入电功 率条件下的基点温度值、等效数学模型归一化的基点温度数据、曲线及综合分析报告。
6. 根据权利要求5所述的半导体照明产品散热性能检测方法，其特征在于快速辐射功率测试仪采样频率、电参数发生及测量仪的测量采样频率及温度探测器的温度采样频率 保持同步，均由中央监控及处理计算机同步触发。
全文摘要
本发明公开一种半导体照明产品散热性能检测装置，包括物理特性参数输入模块，采集导体照明产品的物理特性参数；快速辐射功率测试仪，采集半导体照明产品辐射量数据；电参数发生及测量仪，输入功率至半导体照明产品，测量其输出电信号；温度探测器，探测半导体照明产品内、外测试点温度信号；变环境测试积分球，设定半导体照明产品环境参数；中央监控及处理计算机，接收上述参数后运算处理；参数分析及等效变换模块，将半导体照明产品光电特性及物理特性归一化变换，推算等效标准模型状态下工作参数，中央监控及处理计算机根据工作参数输出测试数据，曲线及综合分析报告。本发明测试结果能够基本复原使用环境，减小测试环境差异而造成的误差。
文档编号G01M11/00GK101699240SQ20091019351
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者王钢, 贾维卿 申请人:中山大学