Led模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及設(shè)備測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)模塊的應(yīng)用使LED燈具的核心部件可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化制造，同時(shí)降低LED照明燈具廠家的研發(fā)費(fèi)用，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高LED燈具應(yīng)用品質(zhì)，有利于促進(jìn)LED燈具的推廣。由于LED模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，屬于不可拆分的發(fā)光單元，由此導(dǎo)致對(duì)LED模塊的光、色、電、熱等參數(shù)測(cè)量的難度增加，尤其是對(duì)影響LED模塊壽命和光色品質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)，即熱學(xué)接口參數(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量方法主要有“通過(guò)測(cè)量管腳溫度和芯片耗散功率和熱阻系數(shù)求得結(jié)溫”、“外部電壓源測(cè)試法”以及“利用發(fā)光光譜峰位移測(cè)定結(jié)溫”等，由于這些方法受到LED模塊本身的電熱特性、封裝形式或者測(cè)試儀器采樣精度的影響，測(cè)量誤差較大，自動(dòng)化程度較低，與實(shí)際的應(yīng)用狀態(tài)的參數(shù)仍不具有可參比性。傳統(tǒng)的LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量方法存在測(cè)量準(zhǔn)確性低的缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種測(cè)量準(zhǔn)確度高的LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)。
[0005]一種LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)，包括散熱器、輻射熱通量測(cè)量?jī)x和制冷器，所述輻射熱通量測(cè)量?jī)x包括輻射熱流傳感器和顯示儀表，所述輻射熱流傳感器設(shè)置于所述散熱器和所述制冷器之間，所述顯示儀表連接所述輻射熱流傳感器，
[0006]所述散熱器遠(yuǎn)離所述輻射熱流傳感器的一側(cè)設(shè)置LED模塊的熱學(xué)接口，所述熱學(xué)接口的熱量傳導(dǎo)至所述輻射熱流傳感器，所述顯示儀表根據(jù)所述輻射熱流傳感器感應(yīng)的LED模塊預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的輻射熱通量計(jì)算得到溫度值并顯示；所述制冷器對(duì)流經(jīng)所述輻射熱流傳感器的熱量進(jìn)行降溫。
[0007]上述LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)，散熱器傳導(dǎo)LED模塊的熱學(xué)接口的熱量至輻射熱流傳感器。顯示儀表根據(jù)輻射熱流傳感器感應(yīng)的LED模塊預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的輻射熱通量計(jì)算得到溫度值并顯示，制冷器對(duì)流經(jīng)輻射熱流傳感器的熱量進(jìn)行降溫。通過(guò)將熱學(xué)接口的熱量傳導(dǎo)至輻射熱流傳感器，直接根據(jù)感應(yīng)的LED模塊預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的輻射熱通量計(jì)算預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的溫度值，不會(huì)受LED模塊本身的電熱特性、封裝形式或者測(cè)試儀器采樣精度的影響，與傳統(tǒng)的LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量方法相比，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為一實(shí)施例中LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖2為另一實(shí)施例中LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖3為一實(shí)施例中LED模塊預(yù)設(shè)參考點(diǎn)和預(yù)設(shè)溫度測(cè)量點(diǎn)的位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]一種LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)，如圖1所示，包括散熱器110、輻射熱通量測(cè)量?jī)x和制冷器130，輻射熱通量測(cè)量?jī)x包括輻射熱流傳感器122顯示儀表124，輻射熱流傳感器122設(shè)置于散熱器110和制冷器130之間，顯示儀表124連接輻射熱流傳感器122。
[0012]散熱器110遠(yuǎn)離輻射熱流傳感器122的一側(cè)設(shè)置LED模塊200的熱學(xué)接口，熱學(xué)接口的熱量傳導(dǎo)至輻射熱流傳感器122，顯示儀表124用于根據(jù)輻射熱流傳感器122感應(yīng)的LED模塊200預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的輻射熱通量計(jì)算得到預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的溫度值并顯示；制冷器130用于對(duì)流經(jīng)輻射熱流傳感器122的熱量進(jìn)行降溫。
[0013]具體地，在將LED模塊200安裝于本系統(tǒng)后，對(duì)LED模塊200進(jìn)行通電直至熱學(xué)接口的底部溫度穩(wěn)定，通過(guò)顯示儀表124可直接得到LED模塊200的熱學(xué)接口溫度。散熱器110具體可采用鋁材散熱器，用于熱傳導(dǎo)作用。鋁材散熱器表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理，以增加鋁材的耐磨性、耐候、耐蝕性，同時(shí)具有重量輕、散熱性能好，節(jié)能效果好，成本低等特點(diǎn)，用作對(duì)LED模塊200的熱學(xué)接口的熱量進(jìn)行熱傳導(dǎo)，保證接觸面熱量均勻性。
[0014]輻射熱通量測(cè)量?jī)x是測(cè)量熱輻射過(guò)程中熱輻射迀移量的大小、評(píng)價(jià)熱輻射性能的重要工具。輻射熱通量測(cè)量?jī)x的反應(yīng)速度快、響應(yīng)率高、測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)便快捷。輻射熱流傳感器122為利用熱敏材料的電阻率隨溫度發(fā)生變化的特性而制成的電阻性元件，黏合在導(dǎo)熱能力高的電學(xué)絕緣襯底上，電學(xué)絕緣襯底黏合在一個(gè)熱容量很大、導(dǎo)熱性能良好的半導(dǎo)體制冷器上。本實(shí)施例中為了提高輻射熱流傳感器122的熱吸收系數(shù)，在其表面上進(jìn)行黑化處理，使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。顯示儀表124采用數(shù)字顯示，準(zhǔn)確度高，讀數(shù)直觀，使用可靠。
[0015]本實(shí)施例中預(yù)設(shè)參考點(diǎn)為L(zhǎng)ED模塊200背面的中心點(diǎn)，一定程度上可以與LED結(jié)溫對(duì)應(yīng)，對(duì)LED模塊200背面的中心點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)控從而確保LED模塊200不過(guò)熱。制冷器130可采用半導(dǎo)體制冷器，半導(dǎo)體制冷器由半導(dǎo)體制冷片與散熱鋁材結(jié)合而成，內(nèi)置有PID(proport1n-1ntegral-derivative,比例-積分-微分)控制系統(tǒng)。PID控制系統(tǒng)可進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，溫度連續(xù)可調(diào)，控制溫度范圍0°C?135°C，控制精度達(dá)到0.1°C，控制精度高，電流波動(dòng)小，而且可以實(shí)現(xiàn)致冷與致熱的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可顯示、測(cè)量和設(shè)定溫度。
[0016]半導(dǎo)體制冷片利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)，當(dāng)直流電通過(guò)兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實(shí)現(xiàn)制冷的目的。半導(dǎo)體制冷是一種產(chǎn)生負(fù)熱阻的制冷技術(shù)，其特點(diǎn)是無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，可靠性也比較高。半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差。不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒(méi)有污染源沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒(méi)有滑動(dòng)部件是一種固體片件，工作時(shí)沒(méi)有震動(dòng)、噪音、壽命長(zhǎng)，安裝容易Ο
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，散熱器110與輻射熱流傳感器122之間，以及輻射熱流傳感器122與制冷器130之間填充設(shè)置有導(dǎo)熱硅脂。本系統(tǒng)的各部件接觸面存在一定縫隙，不利于熱傳遞，將會(huì)導(dǎo)致LED模塊200熱學(xué)參數(shù)測(cè)量誤差大，因此在本系統(tǒng)的各部件接觸面涂有導(dǎo)熱硅脂，提高它們的導(dǎo)熱效率。導(dǎo)熱硅脂是一種由復(fù)合型導(dǎo)熱絕緣材料稠化合成的白色均勻膏狀物質(zhì)，具有以下特點(diǎn):無(wú)味、無(wú)毒、具有較好的導(dǎo)熱性能及點(diǎn)絕緣性；油離度低、耐高低溫性能好，可在-50?200°C下長(zhǎng)期使用。
[0018]上述LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)，散熱器110傳導(dǎo)LED模塊200的熱學(xué)接口的熱量至輻射熱流傳感器122。顯示儀表124根據(jù)輻射熱流傳感器122感應(yīng)的LED模塊200預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的輻射熱通量計(jì)算得到溫度值并顯示，制冷器130對(duì)流經(jīng)輻射熱流傳感器122的熱量進(jìn)行降溫。通過(guò)將熱學(xué)接口的熱量傳導(dǎo)至輻射熱流傳感器122，直接根據(jù)感應(yīng)的LED模塊200預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的輻射熱通量計(jì)算預(yù)設(shè)參考點(diǎn)的溫度值，不會(huì)受LED模塊200本身的電熱特性、封裝形式或者測(cè)試儀器采樣精度的影響，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所述，LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)還包括加熱器140和第一直流源150，加熱器140設(shè)置于散熱器110，第一直流源150連接加熱器140，用于對(duì)加熱器140供電。第一直流源150對(duì)加熱器140提供工作電流I時(shí)，加熱器140將會(huì)產(chǎn)生電功率P = I2*R，對(duì)散熱器110進(jìn)行加熱，用于對(duì)福射熱通量測(cè)量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)，降低熱量流失對(duì)測(cè)量的影響，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。
[0020]本實(shí)施例中加熱器140 具體可米用 PTC (Positive Temperature Coefficient，正溫度系數(shù))加熱器，第一直流源150為高精度直流源，測(cè)量精度為0.012%。高精度直流源不但可以提供工作電流，而且還可以測(cè)量電流、電壓和功率。由于并接于電路的電壓取樣存在一定的旁路電流，串接于電路的電流取樣存在一定的電壓降，因此本實(shí)施例中第一直流源150采用四線(xiàn)制接法進(jìn)行連接，避免線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)或電流較大帶來(lái)電學(xué)測(cè)量誤差，提高電學(xué)測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0021]PTC加熱器內(nèi)置有PTC熱敏電阻，PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，超過(guò)一定的溫度(居里溫度)時(shí)，其電阻值隨著溫度的升高呈現(xiàn)階躍性的增高。PTC熱敏電阻具有靈敏度高、工作溫度范圍寬、體積小、使用方便、穩(wěn)定性好、過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。PTC熱敏電阻加電后自熱升溫使阻值進(jìn)入躍變區(qū)，恒溫加熱PTC熱敏電阻表面溫度將保持恒定值，該溫度只與PTC熱敏電阻的居里溫度和外加電壓有關(guān)，而與環(huán)境溫度基本無(wú)關(guān)，因此具有恒溫發(fā)熱特性。PTC加熱器利用恒溫加熱PTC熱敏電阻恒溫發(fā)熱特性設(shè)計(jì)的加熱器件。在中小功率加熱場(chǎng)合，PTC加熱器具有恒溫發(fā)熱、無(wú)明火、熱轉(zhuǎn)換率高、受電源電壓影響極小、自然壽命長(zhǎng)等傳統(tǒng)發(fā)熱元件無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，符合本系統(tǒng)的技術(shù)需求。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，繼續(xù)參照?qǐng)D2，LED模塊熱學(xué)接口測(cè)量系統(tǒng)還包括第二直流源160、處理器170、積分球180和光譜儀190，第二直流源160連接LED模塊200，處理器170連接顯示儀表124和第二直流源160。積分球180設(shè)置于散熱器110遠(yuǎn)離輻射熱流傳感器122的一側(cè)，且積分球180與散熱器110的相接處用于放置LED模塊200，光譜儀190連接積分球180和處理器170。本實(shí)施例中光譜儀190通過(guò)光纖與積分球180連接，第二直流源160同樣為高精度直流源，采用四線(xiàn)制接法進(jìn)行連接。
[0023]第二直流源160用于對(duì)LED模塊200供電，以及測(cè)量LED模塊200的電學(xué)功率并發(fā)送至處理器170