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热阻测试仪已成为大功率LED不可或缺的检测设备之一,随着大功率LED在照明领域的应用和普及,对热阻测试仪的需求也不断增加,研制开发准确、高效、低成本的热阻测试仪势在必行。LED的结温变化影响其光通量、颜色、主波长以及正向电压等光度、色度和电气参数。因此,开展大功率LED热阻测试影响因素研究,对热阻、结温进行准确快速的测试就显得十分必要,从而可为LED的封装和热沉设计提供设计参数和失效检验,对高功率LED进行有效的热管理。围绕热阻仪设备研制及热阻测试影响因素研究,本论文主要工作如下:
首先,基于电学参数法原理,设计了单通道热阻测试仪方案,实现了单通道热阻测试仪的整体功能和各个子功能的硬件搭建和控制软件编程,最终研制成功单通道热阻测试仪。与进口热阻仪相比,测试时间相对较短(约2小时)、测试系统成本低。实验验证单通道热阻测试仪的K因子、结温的重复性误差小于2%,对比测量数值差异在10%以内。
其次,为了能对多个LED器件同时进行热阻和结温的测量,提高测试效率,研制开发了多通道热阻测试仪。所研制的多通道热阻测试仪样机能够对三个LED器件同时进行测量,并且在硬件和软件方面进行了优化改进,更利于数据采集和对比分析。实验验证多通道热阻测试仪的重复性误差小于2%,操作简单,更适合大功率LED器件热阻和结温的快速、准确测试要求。
论文详细开展了对带不同材料热沉的LED器件整体散热性能的评价及进行热阻、结温测量时所受到的影响因素研究。1) LED器件固定方式和不同材料热沉对LED结温和热阻测试有重要影响:LED器件有无热沉,测量结果差异较大;在不同材料热沉的对比实验中发现LED器件的热沉热导率越高,测得的器件整体热阻值越小,能明显判断出不同材料热沉的LED器件整体散热水平;2)热电偶焊接位置影响:在热电偶所在位置不同的对比实验中发现热电偶探头焊在独立焊盘上测得的温度比较准确;3) LED器件上焊锡点的大小、导线的粗细都会对热阻值的测量有影响;4)在不同测试环境温度的对比实验中发现选择合适的测试环境温度可减小本热阻测试仪的测量重复性误差。
最后对所做研究成果进行了总结并对今后测试仪的改进和完善提出了自己一些看法和意见。