led灯具平均结温测试方法与热特性分析

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1、分类号TN312+.8学校代码10590UDC628.9密级公开深圳大学硕士学位论文LED灯具平均结温测试方法与热特性分析学位申请人姓名曹志专业名称电子科学与技术学院（系、所）光电工程学院指导教师姓名柴广跃深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《LED灯具平均结温测试方法与热特性分析》是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日LED灯具平均结

2、温测试方法与热特性分析摘要LED作为一种新型的半导体光源，具有高亮度、高可靠性、寿命长、节能环保、体积小等优点，因此也被称为21世纪最有发展前景的第四代照明光源，近年来，随着LED照明技术的不断发展和国家政策的扶持推广，不断增加LED的功率己成为满足人们对灯具亮度需求的主要方法。随着LED器件功率的不断增大，LED的芯片结温不断升高，LED的光色电性能、可靠性和使用寿命都受到严重影响，LED的热特性问题己经成为制约LED产业发展的瓶颈。结温和热阻是LED热特性方面的重要性能指标，传统的测量方法是测试单颗灯珠或单颗灯珠的灯具整体平均的热性能，如总体热阻，不能测试出LED内部或灯具内部各结构层的热

3、特性，如各层的热阻，也不能测试多灯珠的LED灯具，如此不能针对LED灯珠或灯具存在的热设计问题进行精确、有效、定量的分析，从而不能获得最优化的热设计，或者需要投入更多的时间、更大的人力等成本才能获得最优设计。本文针对LED器件以及灯具的热特性进行了研究，精确的测试出了热传导路径中各结构层的热阻热容等热参数，以及对LED灯具散热结构进行了优化改进，从而更为全面地评价LED产品的热性能，并可对产品的二次设计发挥重要指导作用，为LED企业生产提供一些热方面的标准和参考。论文主要分成以下六个部分：1.概述了LED行业面临的热方面的问题以及传统的LED结温测试方法。2.本文阐述了测试LED器件及灯具热特

4、性的主要方法-电学参数法的理论基础，对半导体领域近几年测量封装器件热特性的结构函数理论及灯具热阻网络模型进行了分析和研究。3.对LED器件及灯具的K系数进行了测试，对不同电学连接方式下K系数内在关系进行了分析，推导出了测试LED灯具及器件的等效K系数的简单快捷的方法。ILED灯具平均结温测试方法与热特性分析4.设计了LED球泡灯光源组件模块及球泡灯的热特性对比实验，使用T3Ster瞬态热阻测试仪和T3SterMaster软件分别进行测试和数据处理分析，获得了样品的微分、积分结构函数曲线等热特性参数曲线，同时使用了红外热成像法对光源组件的结温进行了测试，实验结果对比验证了这种测试方法的准确性，同

5、时通过微分、积分结构函数图，结合LED球泡灯及组件模块的内部结构，可以分析出样品内部各层次的热阻值，对二次结构设计或优化有很大的指导作用。5.分析了LED球泡灯在不同环境温度和风速下，其内部热特性的变化，以及分析了LED球泡灯散热结构所能承受的最大热功率，并进行了热学软件的模拟仿真对比。6.优化了一款LED路灯散热器结构，使用SolidWorks及FLOEFD软件分别对优化前后的路灯散热结构进行了建模和模拟分析。对原路灯的散热模拟分析中，翅片与散热器基体相连的区域温度高且分布集中，对流散热效果不理想。根据此种情况，采取了打通翅片之间散热器基体部位的方法，这样光源下方低温气流与上方高温区域气流能

6、更好的对流散热，上下气流通道更顺畅，优化后的模型的模拟结果表明:这种优化后的散热器结构，与优化前相比，节省了材料、散热能力得到了提高。关键词：LED灯具结温测试；等效K系数；热特性分析；T3Ster；FLOEFD热学模拟；LED路灯结构优化IITheaveragejunctiontemperaturetestmethodandthermalanalysisforLEDlampsAbstractLEDisanewkindofsemiconductorlightsource.Ithasmanyadvantages,suchas,highbrightness,highreliability,long

7、life,energysavingenvironmentalprotectionandsmallsize.Thereforeitisalsoknownasthefourthmostpromisinggenerationlightingsourceintwenty-firstCentury.Inrecentyears,withthedevelopmentofLEDlightingtechnology