大功率LED结温在线测量及热阻软测量研究

发布时间：2017-08-08 00:24

  本文关键词：大功率LED结温在线测量及热阻软测量研究

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【摘要】：大功率LED以低功耗、高效率和长寿命等优点,迅速在照明领域崛起并成为第四代绿色光源。虽然近年来LED的发光效率不断提高,但是仍有大约70%的电能转化为热能,结温已成为制约LED发展的瓶颈,需提高LED器件的散热能力。热阻是影响散热能力的重要因素,一般的LED热阻测量技术只能测量其整体热阻,不能对LED内部各层结构的导热能力做出评价。本文围绕大功率LED结温在线测量及热阻软测量进行研究,通过程序对LED器件瞬态降温数据进行数值计算,无损检测出LED器件内部各层结构的热阻。主要工作及结论如下:(1)对LED结温及热阻的测量原理进行了研究,分析了LED中三种基本传热方式:热传导、热辐射和热对流。对电阻电容网络和热阻热容网络进行了类比分析,提出了利用电学RC网络模型等效分析LED热阻热容的方法。(2)提出了小电流K系数法测量LED结温的方法,介绍了利用瞬态热响应法测量LED器件各层结构热阻的测量流程,推导了热阻软测量算法的数学模型,对算法中的两个关键计算即包括反卷积和模型变换进行了推导,提出了利用傅里叶反卷积和Foster网络模型转换到Cauer模型的方法。(3)开发了LED器件热阻软测量软件,实现了导入瞬态降温数据即可分析计算出LED器件每一层结构的热阻,并通过与国际标准热测试仪器T3Ster测量的热阻结构函数曲线进行对比分析,验证了热阻软测量算法的正确性以及测量软件的可行性。(4)选取了市场上常用的三种封装的LED样品器件,采用大功率LED结温在线测量及热阻软测量技术研究了热阻测量问题,得到了样品的热阻结构函数曲线,从曲线上能读取LED芯片层、焊料层、基板层以及导热层的热阻值。通过每一层的热阻值大小分析了各层的导热能力,指出此类LED灯珠封装设计中应进行优化的结构层。
【关键词】：LED 结温 在线测量 热阻 软测量 瞬态降温
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 概述8-11
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 研究背景及意义8-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 LED结温测量研究现状11-12
• 1.2.2 LED热阻测量研究现状12-13
• 1.3 论文研究的内容及安排13-15
• 第2章 大功率LED结温及热阻测量原理15-21
• 2.1 LED结温测量原理15-17
• 2.2 LED热阻测量原理17-20
• 2.2.1 热阻概念17
• 2.2.2 LED中的传热方式17-18
• 2.2.3 LED热阻的等效电路模型18-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 大功率LED结温及热阻测量算法研究21-32
• 3.1 LED结温及热阻测量模型21-27
• 3.1.1 LED结温测量21
• 3.1.2 LED热阻测量21-22
• 3.1.3 LED热阻热容网络模型和时间常数22-25
• 3.1.4 LED热阻热容结构函数25-27
• 3.2 采用瞬态热响应测量LED热阻的反卷积算法研究27-29
• 3.3 采用瞬态热响应测量LED热阻的模型转换算法研究29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 大功率LED热阻测量软件设计及其测量实验32-57
• 4.1 LED热阻测量软件简介32-34
• 4.1.1 MATLAB简介32-33
• 4.1.2 软件运行步骤33-34
• 4.2 LED热阻测量软件程序设计流程34-35
• 4.3 LED热阻测量软件编制35-46
• 4.3.1 K系数标定与结温测量35-39
• 4.3.2 数据平滑与曲线拟合39-41
• 4.3.3 对降温函数进行求导41-42
• 4.3.4 傅里叶反卷积42-43
• 4.3.5 Foster网络模型与Cauer网络模型变换43-46
• 4.4 LED结温及热阻测量实验方案46-48
• 4.4.1 实验样品46-47
• 4.4.2 实验设备47-48
• 4.4.3 实验条件48
• 4.5 LED样品器件K系数标定48-49
• 4.6 LED结温及热阻测量步骤与结果49-55
• 4.6.1 LED结温及热阻测量步骤49
• 4.6.2 LED结温及热阻测量结果49-55
• 4.7 LED热阻测量结果分析55-56
• 4.8 本章小结56-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间的研究成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：637467