一种led散热模块总热阻测量方法及测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种LED散热模块总热阻测量方法及测量系统，而提供一种方法简单、实用性强的测量方法及系统。该系统包括LED散热模块、环境模拟试验箱、温度记录仪和电源控制系统。环境模拟试验箱内有进口风压稳流室、测试风道和出口风压稳流室，测试风道与进口风压稳流室和出口风压稳流室连通；与进口风压稳流室相应的箱体上有空气进口，空气进口处有空气流驱动装置和空气加热装置；与出口风压稳流室相应的箱体上有空气出口；测试风道内有空气温度测试点，测试风道内有LED散热模块，LED散热模块的测温参考点和空气温度测试点处有测温探头，每个测温探头的温度信号输出端与温度记录仪的一路热电偶线连接。该系统操作简便，所得数据有效可靠。
【专利说明】一种LED散热模块总热阻测量方法及测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED性能测试【技术领域】，特别是涉及一种LED散热模块总热阻测量方法及测量系统。
【背景技术】
[0002]大功率LED拥有低功耗、长寿命、体积小、响应迅速等一系列显著的性能优势,随着其在多个照明领域的广泛应用，LED灯具已成为一种有望替代白炽灯、荧光灯和卤素灯等传统光源的新型照明产品。由于LED的散热能力可直接影响其性能指标、使用寿命和工作可靠性，因此，LED散热性能的分析至关重要。
[0003]在LED散热性能分析中，总热阻数值的大小能客观衡量不同灯具结构及工况下的散热能力，通常被视为一项关键的测量指标。
[0004]目前，LED散热性能测量的散热模块为由多颗LED组成的散热模块，其总热阻的测量原理及步骤为:首先，根据LED结温与测试电压间具备良好线性关系的特点，测得同批次的单颗LED的电压温度系数K ;然后，在散热模块中选定一颗LED为代表样品，并切断代表样品两端的电路板连线，以假负载连接原有电路，而代表样品则连接测试端口 ；以相同的电流驱动原有电路和代表样品，并通过电压温度系数K，由LED代表样品工作时的测试电压反推测得其结温数据Tj ;达到最终稳态时，由已知的环境温度TA、LED颗数N和代表样品发热功率Qsingle，通过下式计算得到LED芯片至环境间的总热阻值IVa:
【权利要求】
1.一种LED散热模块总热阻的测量方法，其特征在于，包括下述步骤: (1)将与待测LED散热模块中的LED灯珠生产批次相同的LED标定样品制成散热模块，设定LED标定样品的电压温度系数为确定LED标定样品时测量并计算得到的电压温度系数平均值，测量LED标定样品在不同驱动电流If下的输入电功率Pe随LED标定样品结温Tjl变化的对应数据和发光功率随LED标定样品结温h变化的对应数据；所述LED标定样品散热模块的结构与所述待测LED散热模块结构相同； (2)根据单颗LED灯珠的发热功率与输入电功率和发光功率之间的关系得到LED标定样品的发热功率Qsinglel随LED标定样品结温h变化的对应数据，并线性拟合出LED标定样品在每一驱动电流If下以LED标定样品结温Tj1为变量的LED标定样品的发热功率Qsinglel的近似计算公式:
Qsinglel-A X Tjj+B( I ) 公式(I)中:A为发热功率随LED结温变化系数，B为发热功率随LED结温变化常数； (3)将步骤(1)中组装的散热模块中的散热器取下，以与步骤(1)中相同的驱动电流If分别测量LED标定样品测温参考点温度Tki随LED标定样品结温T11变化的对应数据，并线性拟合出每一驱动电流If下以测温参考点温度Tki为变量的LED标定样品结温L的近似计算公式: Tji=CXTe^D (2) 公式(2)中:C为LED结温随测温参考点温度变化系数，D为LED结温随测温参考点温度变化常数； (4)针对由N颗相同生产批次的LED待测样品制成的所述待测LED散热模块，以与步骤(I)中相同的驱动电流If驱动所述待测LED散热模块中的LED待测样品，在保持风速u及环境温度Ta —定的条件下，测量每个驱动电流If下每颗LED待测样品与LED标定样品相同位置测温参考点的温度Tk2 ;根据公式(2)，以每颗LED待测样品测温参考点的温度Tk2代替公式(2)中的LED标定样品测温参考点温度Tki，计算得到在不同驱动电流If下每颗LED待测样品的结温Τ12，并计算在每个驱动电流If下N颗LED待测样品的平均结温f根据公式(I )，将公式(I)中的LED标定样品结温Tj1用N颗LED待测样品的平均结温f代替，计算得到在每个驱动电流If下的N颗LED待测样品的平均发热功率Gsingk ； (5)最终，根据公式(3)计算得到LED待测样品散热模块总热阻Rt_a:
2.根据权利要求1所述的LED散热模块总热阻的测量方法，其特征在于，所述LED标定样品通过下述方法确定:选用任意抽取的与所述待测LED散热模块中的灯珠生产批次相同的多颗LED灯珠，分别测量每颗LED灯珠的电压温度系数K，计算多颗LED灯珠的电压温度系数K的平均值，选用与电压温度系数K平均值最接近的一颗LED灯珠作为LED标定样品。
3.一种实现权利要求1-2中任一项所述LED散热模块总热阻测量方法的测量系统，其特征在于，包括LED散热模块(I)、环境模拟试验箱(2)、温度记录仪(4)和电源控制系统，所述环境模拟试验箱(2)包括底座(201)和箱体(202)，所述底座(201)和箱体(202)之间密封安装；所述环境模拟试验箱(2)内部设置有进口风压稳流室(206)、测试风道(207)和出口风压稳流室(210)，所述测试风道(207 )分别与所述进口风压稳流室(206 )和出口风压稳流室(210)连通；与所述进口风压稳流室(206)相应的所述箱体(202)上设置有空气进口(205)，所述空气进口(205)处安装有空气流驱动装置(203)和空气加热装置(204);与所述出口风压稳流室(210)相应的所述箱体(202)上设置有空气出口(211);所述测试风道(207)内部空气流动上游处设置有空气温度测试点(208)，所述测试风道(207)内部空气流动中下游处安装有所述LED散热模块(I )，所述LED散热模块(I)的测温参考点(14)和空气温度测试点(208)处分别安装有测温探头，每个所述测温探头的温度信号输出端分别与所述温度记录仪(4)的一路热电偶线(41)连接；所述测试风道(207)上设置有风速采样口(209)，所述风速采样口(209)通过硬质管道(216)与所述风速测量装置(215)连接；所述电源控制系统包括LED驱动电源(3-1 )、空气流驱动电源(3-2 )和加热驱动电源(3-3 )，所述LED驱动电源(3-1 )、空气流驱动电源(3-2)和加热驱动电源(3-3)均为具有调节和显示驱动电流及驱动电压功能的独立电源。
4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述温度记录仪的数据输出端通过数据线与用于数据输入和计算及显示的计算机连接。
5.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述LED散热模块(I)安装于样品承载腔(212 )内填充的保温材料(213 )的上表面，且仅有所述LED散热模块(I)中散热器露出在所述测试风道(207)中。
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述样品承载腔(212)的侧壁上分别设置有用于所述温度记录仪(4)的热电偶线(41)和LED驱动线(31)穿过的穿线孔。
7.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述LED散热模块包括一颗或多颗LED灯珠(11)、电路板(12)和 散热器(13)，每颗所述LED灯珠经回流焊接在所述电路板上的串联电路中，所述电路板固定安装于所述散热器表面，所述电路板与所述散热器之间设置有导热介质填充层，每颗所述LED灯珠的底座紧邻点处为测温参考点(14)。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的测量系统，其特征在于，所述箱体由有机玻璃材料粘接而成。
9.根据权利要求3-7中任一项所述的测量系统，其特征在于，所述空气流驱动装置为风扇，所述空气加热装置为螺旋状缠绕的电阻丝，所述风速测量装置为风压表。
【文档编号】G01R31/27GK103630851SQ201310666966
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】张建新, 王巍, 牛萍娟, 王景祥, 刘涛, 代静, 李松宇, 付豪, 张东 申请人:天津工大瑞工光电技术研究院有限公司