一种LED四热阻检测装置及其计算方法制造方法及图纸

现有的LED热阻测量只是测LED到散热片的传导热阻和散热片到空气的对流热阻，而没有测量LED的PN结到LED上表面的传导热阻和LED上表面到空气的对流热阻，本发明专利技术是一种基于LED四热阻检测装置的热阻计算方法。该热阻计算方法为穷举粒子群寻优算法，同时该检测装置包括：2个恒流源，1个可控开关元件，3个温度传感器，1个电流传感器，1个电压传感器，1个恒温箱，测控单元。可以得到LED灯珠的结温和LED的4个热阻，为LED应用、LED散热器的设计、LED寿命评估提供更可靠的热阻数据。

【技术实现步骤摘要】
一种LED四热阻检测装置及其计算方法
本专利技术涉及LED热阻研究领域，尤其涉及一种LED四热阻检测装置及其计算方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，大功率LED灯的运用越来越广泛，对LED散热检测要求也越来越高。LED结温直接决定LED的寿命和可靠性，LED所工作环境的散热性能一般是用热阻评价，其热阻越大，LED的结温越高。现有技术中对LED热阻的研究仅仅考虑LED晶片到散热器的传导热阻和散热器到空气的对流热阻，简称两热阻模型，如附图2所示，并没考虑LED灯在工作时出光表面温度也很高，LED晶片到出光表面也有传导热阻，出光表面到空气也有对流热阻，这2个热阻对LED散热也有很大影响，所以现有技术中的两热阻测量法会导致对LED结温分析不够精确，从而影响LED寿命评估。因此我们提出将上述4个热阻一并检测的方法，简称四热阻测量法，并且利用穷举粒子群寻优算法找出了最优四热阻值。现有技术中对LED热阻的测量大多采取人工测量，自动化程度不高，误差较大，如附图3所示。由此可见，现有的LED两热阻方法和装置存在缺陷和不便，亟待加以进一步改进。本设计人经过长期研究，并经反复试作样品，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术--一种LED四热阻检测装置及其计算方法，所述LED四热阻检测装置，其特征在于其包括：2个恒流源；1个可控开关元件；3个温度传感器；1个电流传感器，串联在所述LED模组的供电电路中，用于测量供电电路电流；1个电压传感器，与LED模组正负电极并联用于测量所述LED模组的LED灯珠的正向输入电压；2个恒流源并联，分别为小电流恒流源和大电流恒流源，用于给LED模组供电；恒温箱，所述被测LED模组、3个温度传感器、电流传感器、电压传感器放置其中；测控单元，用以接收3个温度传感器、电流传感器、电压传感器的信号，计算所述LED灯珠的结温和LED模组的4个热阻，发出所述可控开关元件的控制信号。进一步，所述3个温度传感器中第一个温度传感器a用于测量环境温度，第二个温度传感器b固定在被测LED模组的散热片上用于测量散热片温度，第三个温度传感器c固定在被测LED模组的LED灯珠上表面由于测量LED灯珠上表面封装胶的温度。进一步，所述2个恒流源中小电流恒流源的输出端接可控开关元件的输入端A，大电流恒流源的输出端接可控开关元件的输入端B，可控开关元件的输出端C接电流传感器的正极，电流传感器的负极接LED模组的正极，LED模组的负极接2个恒流源的负端，可控开关元件的控制端接所述测控单元，测控单元发出信号使可控开关元件接通一个所述的恒流源，同时断开另一个恒流源。进一步，所述2个恒流源中第一恒流源的工作范围在1mA—100mA，第二恒流源的工作范围在10mA—10A。一种LED四热阻计算方法，其特征在于应用所述LED四热阻检测装置所测的3个温度、1个电流、1个电压，其特征在于包括以下步骤：a.根据LED模组功率大小及实验经验进行四热阻值和传导功率流值范围评估设定；b.用穷举法搜索粗分辨率解；c.用粒子群寻优算法搜索精确解，从而计算出4个热阻。进一步，所述步骤a，其特征在于根据LED模组输入功率大小及经验分别对LED晶片到封装胶的上传导热阻Ra1、封装胶到空气的上对流热阻Ra2、晶片到散热器的下传导热阻Rb1、散热器到空气的下对流热阻Rb2、晶片到封装胶方向的上传导功率流P1及晶片到散热器方向的下传导功率流P2的大小评估设定约束范围。进一步所述步骤b，包括利用穷举法搜索LED四热阻及功率流的粗分辨解。进一步所述步骤c，包括利用粒子群寻优算法搜索精确解，其特征在于包括以下步骤：把所述b步骤的得到的粗分辨解（P1、P2、Ra1、Ra2、Rb1、Rb2）作为六维空间的一个粒子，应用迭代公式和性能评估公式迭代寻优经多次迭代找到精确解，得到四热阻值。由以上技术方案可知，本专利技术LED的四热阻检测装置至少具有下列优点：本专利技术首先提出了要检测LED晶片到出光表面的传导热阻和出光表面到空气的对流热阻，并提出4个热阻的检测装置，比现有LED热阻检测装置可以多测2个热阻，从而更全面的反映LED实际工作状态，更精确的评估LED的寿命，再者本专利技术提出利用穷举粒子群寻优法计算分析出了LED四热阻值，为LED热阻及寿命评估的研究提供了进一步的研究。附图说明图1是LED构造示意图。图2是传统LED两热阻模型示意图。图3是传统LED热阻测量装置构造示意图。图4是LED结温测量构造示意图。图5是本专利技术实施例构造示意图以及四热阻模型示意图。图6、图7和图8是完整的LED四热阻穷举粒子群寻优算法流程示意图。图9是本专利技术穷举法的核心代码图。1-晶片，2-热沉，3-环氧胶，4-散热器，5-LED模组，6-恒流电流源，7-下传导热阻，8-下对流热阻，9-小电流恒流源，10-大电流恒流源，11-开关元件，12-电压表，13-恒温箱，14-LED模组，15-温度传感器，16-检测装置，17-小电流恒流源，18-大电流恒流源，19-可控开关元件，20-电流表，21-LED灯，22-电压表，23-恒温箱，24-小电流恒流源，25-大电流恒流源，26-可控开关元件，27-恒温箱，28-电流传感器，29-LED模组，30-温度传感器，31-电压传感器，32-测控单元，33-下对流热阻，34-下传导热阻，35-上传导热阻，36-上对流热阻。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术，以下结合附图及较佳实施例，对本
技术实现思路
进行详细说明。本实施例中N取2W，DeltaRa1、DeltaRa2、DeltaRb1、DeltaRb2分别取1，DeltaP1取0.1，Ra1Max取200度/瓦，Ra2Max取500度/瓦，Rb1Max取50度/瓦，Rb2Max取10度/瓦。图1是LED构造示意图，其特征在于包括：LED晶片1、热沉2、环氧胶3及散热器4。图2是传统LED两热阻模型示意图，其特征在于包括：恒流电流源6的正极接LED模组5的正极，负极接LED模组5的负极，当给LED模组5供电时，LED的晶片到散热器方向将产生传导热阻7，散热器到空气方向将产生对流热阻8，此热阻模型即为传统LED两热阻模型。图3是传统LED热阻测量装置构造示意图，其特征在于包括：小电流恒流源9，大电流恒流源10，开关元件11，电压表12，恒温箱13，LED模组14，温度传感器15，检测装置16，其热阻检测方法见参考文献：王小增，杨久红.大功率LED热阻自动测量方法研究[J]，计算机测量与控制，2015.23（5）。图4是LED结温测量构造示意图，其特征在于包括：小电流恒流源17，大电流恒流源18，可控开关元件19，电流表20，LED灯21，电压表22，恒温箱23，其结温测量方法见参考文献：陈军，林振衡，谢海鹤.基于驱动电流切变的大电流下LED正向电压—结温关系检测方法[J]，贵州大学学报（自然科学版），2016，33（2）。图5是本专利技术实施例构造示意图以及四热阻模型示意图，其特征在于包括：小电流恒流源24，大电流恒流源25，可控开关元件26，恒温箱27，电流传感器28，LED模组29，温度传感器30，电压传感器31，测控单元32，下对流热阻33的热阻值为Rb2，下传导热阻34的热阻值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED四热阻检测装置，其特征在于包括：2个恒流源；1个可控开关元件；3个温度传感器；1个电流传感器，串联在所述LED模组的供电电路中，用于测量供电电路电流；1个电压传感器，与LED模组正负电极并联用于测量所述LED模组的LED灯珠的正向输入电压；2个恒流源并联，分别为小电流恒流源和大电流恒流源，用于给LED模组供电；恒温箱，所述被测LED模组、3个温度传感器、电流传感器、电压传感器放置其中；测控单元，用以接收3个温度传感器、电流传感器、电压传感器的信号，和发出所述可控开关元件的控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种LED四热阻检测装置，其特征在于包括：2个恒流源；1个可控开关元件；3个温度传感器；1个电流传感器，串联在所述LED模组的供电电路中，用于测量供电电路电流；1个电压传感器，与LED模组正负电极并联用于测量所述LED模组的LED灯珠的正向输入电压；2个恒流源并联，分别为小电流恒流源和大电流恒流源，用于给LED模组供电；恒温箱，所述被测LED模组、3个温度传感器、电流传感器、电压传感器放置其中；测控单元，用以接收3个温度传感器、电流传感器、电压传感器的信号，和发出所述可控开关元件的控制信号。2.根据权利要求1所述的LED四热阻检测装置，其特征在于所述3个温度传感器中第一个温度传感器a放置在恒温箱中用于测量恒温箱温度，即环境温度，第二个温度传感器b固定在被测LED模组的散热片上用于测量散热片温度，第三个温度传感器c固定在被测LED模组的LED灯珠上表面用于测量LED灯珠上表面封装胶的温度，同时三个温度传感器的控制端接所述测控单元，测控单元可以接收处理温度数据。3.根据权利要求1所述LED四热阻检测装置，其特征在于所述2个恒流源中小电流恒流源的输出端接可控开关元件的输入端A，大电流恒流源的输出端接可控开关元件的输入端B，可控开关元件的输出端C接电流传感器的正极，电流传感器的负极接LED模组的正极，LED模组的负极接2个恒流源的负端，可控开关元件的控制端接所述测控单元，测控单元发出信号使可控开关元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳斌，段秀娟，黄永晶，康健，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51