一種led燈熱阻測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED燈熱阻測量方法，首先，將LED燈置于恒溫箱中，采用恒定的電壓為LED燈供電；其次，測量不同溫度下LED燈的壓降，計算溫度系數K；然后，測量在輸入電功率加熱狀態(tài)下的LED燈的壓降；最后計算熱阻。該方法不需要增加額外的設備，只需要現有的設備即可進行操作，操作過程簡單，節(jié)約了人力資源，測量精度高，提高了熱阻測量的準確性。
【專利說明】一種LED燈熱阻測量方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子產品應用領域，具體涉及一種LED燈熱阻測量方法。

【背景技術】
[0002]隨著LED超高亮度的出現及LED色彩的豐富，LED的應用也由最初的指示擴展到交通、大屏顯示、汽車剎車燈、轉向燈、工程建筑裝飾燈、特種照明領域并正在向普通照明積極推進。阻礙這一發(fā)展的最大敵害是LED的熱量管理，因此從事熱阻、結溫、熱參數匹配等問題的研究和改進具有深遠的意義。如何降低大功率LED的熱阻、結溫，使PN結產生的熱量能盡快的散發(fā)出去，不僅可提聞廣品的發(fā)光效率，提聞廣品的飽和電流，同時也提聞了產品的可靠和壽命。據有關資料分析，大約70%的故障來自LED的溫度過高，并且在負載為額定功率的一半的情況下溫度每升高200C故障就上升一倍。為了降低產品的熱阻，首先封裝材料的選擇顯得尤為重要，包括晶片、金線，硅膠、熱沉、粘結膠等，各材料的熱阻要低即要求導熱性能好；其次結構設計要合理，各材料間的導熱性能和膨脹系數要連續(xù)匹配。避免導熱通道中產生散熱瓶頸或因封裝物質的膨脹或收縮產生的形變應力，使歐姆接觸、固晶界面的位移增大，造成LED開路和突然失效。
[0003]目前測量半導體器件工作溫度及熱阻的主要方法有:紅外微象儀法，電壓參數法，還有光譜法，光熱阻掃描法及光功率法。其中電壓法測量LED熱阻最常用。
[0004]熱阻(thermal resistance),是物體對熱量傳導的阻礙效果。熱阻的單位為。C /W，即物體持續(xù)傳熱功率為1W時，導熱路徑兩端的溫差。LED的熱阻是指LED點亮后，熱量傳導穩(wěn)定時，芯片表面每1W耗散，PN結點的溫外與連線的支加或散熱基板之間的溫度差就是LED的熱阻Rth。熱阻值一般常用Θ或是R表示，其中Tj為接面位置的溫度，Tx為熱傳到某點位置的溫度，Ρ為匯入的發(fā)熱功率。熱阻大表示熱不容易傳遞，因此套件所產生的溫度就比對高，由熱阻可以判斷及預測套件的發(fā)熱狀況。V /W數值越低，表示芯片中的熱量向外界傳導越快。因此，降低了芯片中ΡΝ結的溫度有利于LED壽命的延長。
[0005]影響LED組件熱阻的主要因素有以下幾點:
1、LED芯片架構與原物料也是影響LED熱阻大小的因素之一，減少LED本身的熱阻是先期條件；
2、不同導熱系數的熱沉材料，如銅、鋁等對于LED熱阻大小的影響也很大，因此選取合適的熱沉材料也是降低LED組件熱阻的方法之一。
[0006]3、即使用相同的熱沉材料，也和散熱面積的大小有直接關系，二次散熱設計好，面積大，也就相應地降低了熱阻，這對LED的發(fā)光效率和壽命的延長有很大作用。
[0007]4、LED芯片用導熱膠還是與金屬直接相連，包括導熱膠和金屬的不同種料都會影響LED熱阻的大小。要盡量減少LED與二次散熱機構裝載界面之間的熱阻。
[0008]5、LED組件的工作環(huán)境溫度過高也會影響LED組件的熱阻大小，盡量降低環(huán)境溫度。
[0009]6、選用一定的材料與控制額定匯入功率等技術細節(jié)，以提高LED發(fā)光效率和延長LED壽命為前提，處理好LED的散熱問題。
[0010]因此，在LED設計時考慮到以下幾點:
1、降低芯片的熱阻。
[0011]2、最佳化熱通道。
[0012]3、強化電通道的導/散熱功能。
[0013]4、選用導/散熱效能更高的出光通道材料。
[0014]現有技術中測量熱阻，一般使用一個大于LED燈工作電流和工作電壓的可調恒流源(或者內阻很高的可調電源來等效可調恒流源)，一個電流表測量實際電流，一個電壓表測量LED兩端的電壓降。將LED放入電烘箱，確定好需要記錄的溫度間隔譬如10度。先在室溫條件下，調整電路電流從0.5mA - 20mA，記錄下此溫度的LED電壓降曲線；將溫度升高10°，再記錄一次該溫度下的電流從0.5mA - 20mA的電壓降曲線；這樣就可以得到不同溫度下的Led的性能曲線，就可以看出其溫漂了。這種方法只能靠觀察，測量不準確。
[0015]綜上所述，在LED燈設計時，熱阻的測量是至關重要的，現有技術中急需一種操作簡單方便的熱阻測量裝置或測量方法。


【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種LED燈熱阻測量方法，有效解決了現有技術中熱阻測量方法復雜、計算量大的問題。
[0017]本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
一種LED燈熱阻測量方法，包括如下步驟:
步驟1、將LED燈置于恒溫箱中，采用恒定的電壓為LED燈供電；
步驟2、測量不同溫度下LED燈的壓降，計算溫度系數K ；
步驟3、測量在輸入電功率加熱狀態(tài)下的LED燈的壓降；
步驟4、根據步驟2、步驟3的結果計算熱阻。
[0018]所述步驟2包括如下步驟:
步驟2-1、將LED燈置于溫度為T的恒溫箱中，至LED燈的溫度Tjl=T ；
步驟2-2、將LED燈通過10mA的電流，點測LED燈的第一壓降Vfl ；
步驟2-3、將LED燈置于溫度為T’的恒溫箱中，至LED燈的溫度Tj2=T’ ；
步驟2-4、重復步驟2-2，測得LED燈的第二壓降Vf2 ；
步驟2-5、根據如下公式計算溫度系數K:
K = (Vf2-Vfl)/(Tj2-Tjl) = (Vf2-Vfl)/(T> - T)。
[0019]其中，Τ，>Τ。
[0020]所述步驟3包括如下步驟:
步驟3-1、將LED燈置于溫度為T的恒溫箱中，給LED燈輸入額定電流If，使LED燈產生自加熱；
步驟3-2、維持恒定電流If至LED燈壓降Vf穩(wěn)定，記錄額定電流If及壓降Vf的值； 步驟3-3、測量LED燈熱沉最高點溫度Ts ；
步驟3-4、切斷LED燈的輸入電流，10ms后，測量LED燈的第三壓降Vf3。
[0021]所述步驟4采用如下公式計算LED燈的熱阻Rthjs: Rthjs=( Vf3- Vfl)*( T’ - T)/ 0.65(Vf2_Vfl) -( Ts- T)/ 0.65
[0022]所述LED燈的供電電壓為5V?7.5V。
[0023]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、該方法不需要增加額外的設備，只需要現有的設備即可進行操作，操作過程簡單，節(jié)約了人力資源，測量精度高，提高了熱阻測量的準確性。
[0024]2、該方法測量速度快，結果準確，有效提高了工作效率。

【具體實施方式】
[0025]下面本發(fā)明的結構及工作過程作進一步說明。
[0026]本【技術領域】技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0027]一種LED燈熱阻測量方法，包括如下步驟:
步驟1、將LED燈置于恒溫箱中，采用恒定的電壓為LED燈供電；
步驟2、測量不同溫度下LED燈的壓降，計算溫度系數K，具體包括如下步驟:
步驟2-1、將LED燈置于溫度為T的恒溫箱中，至LED燈的溫度Tjl=T ；
步驟2-2、將LED燈通過10mA的電流，點測LED燈的第一壓降Vfl ；
步驟2-3、將LED燈置于溫度為T’的恒溫箱中，至LED燈的溫度Tj2=T’ ；
步驟2-4、重復步驟2-2，測得LED燈的第二壓降Vf2 ；
步驟2-5、根據如下公式計算溫度系數K:
K = (Vf2-Vfl)/(Tj2-Tjl) = (Vf2-Vfl)/(T> - T)。
[0028]其中，Τ，>Τ。
[0029]步驟3、測量在輸入電功率加熱狀態(tài)下的LED燈的壓降，具體過程如下:
步驟3-1、將LED燈置于溫度為T的恒溫箱中，給LED燈輸入額定電流If，使LED燈產生自加熱；
步驟3-2、維持恒定電流If至LED燈壓降Vf穩(wěn)定，記錄額定電流If及壓降Vf的值； 步驟3-3、測量LED燈熱沉最高點溫度Ts ；
步驟3-4、切斷LED燈的輸入電流，10ms后，測量LED燈的第三壓降Vf3。
[0030]步驟4、根據步驟2、步驟3的結果計算熱阻，具體的計算LED燈熱阻Rthjs的公式如下:
Rthjs=( Vf3- Vfl)*( T’ - T)/ 0.65(Vf2_Vfl) -( Ts- T)/ 0.65
[0031]所述LED燈的供電電壓為5V?7.5V。
[0032]本【技術領域】技術人員可以理解的是，本發(fā)明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案可以被交替、更改、組合或刪除。進一步地，具有本發(fā)明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的其他步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。進一步地，現有技術中的具有與本發(fā)明中公開的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。
[0033]以上所述僅是本發(fā)明的部分實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種LED燈熱阻測量方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1、將LED燈置于恒溫箱中，采用恒定的電壓為LED燈供電； 步驟2、測量不同溫度下LED燈的壓降，計算溫度系數K ； 步驟3、測量在輸入電功率加熱狀態(tài)下的LED燈的壓降； 步驟4、根據步驟2、步驟3的結果計算熱阻。
2.根據權利要求1所述的LED燈熱阻測量方法，其特征在于:所述步驟2包括如下步驟: 步驟2-1、將LED燈置于溫度為T的恒溫箱中，至LED燈的溫度Tjl=T ； 步驟2-2、將LED燈通過1mA的電流，點測LED燈的第一壓降Vfl ； 步驟2-3、將LED燈置于溫度為T’的恒溫箱中，至LED燈的溫度Tj2=T’ ； 步驟2-4、重復步驟2-2，測得LED燈的第二壓降Vf2 ； 步驟2-5、根據如下公式計算溫度系數K:
K= (Vf2-Vfl)/(Tj2-Tjl) = (Vf2-Vfl)/(T> - T)。
3.根據權利要求2所述的LED燈熱阻測量方法，其特征在于:Τ’>Τ。
4.根據權利要求2所述的LED燈熱阻測量方法，其特征在于:所述步驟3包括如下步驟: 步驟3-1、將LED燈置于溫度為T的恒溫箱中，給LED燈輸入額定電流If，使LED燈產生自加熱； 步驟3-2、維持恒定電流If至LED燈壓降Vf穩(wěn)定，記錄額定電流If及壓降Vf的值； 步驟3-3、測量LED燈熱沉最高點溫度Ts ； 步驟3-4、切斷LED燈的輸入電流，1ms后，測量LED燈的第三壓降Vf3。
5.根據權利要求4所述的LED燈熱阻測量方法，其特征在于:所述步驟4采用如下公式計算LED燈的熱阻Rthjs: Rthjs= ( Vf3- Vfl) *( T’ - T)/ 0.65(Vf2_Vfl) -( Ts- T)/ 0.65
6.根據權利要求1所述的LED燈熱阻測量方法，其特征在于:所述LED燈的供電電壓為 5V ?7.5V。
【文檔編號】G01R31/26GK104407280SQ201410706406
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】孫道明, 司馬云, 吳會利, 謝中明 申請人:蘇州立瓷電子技術有限公司