大功率led结温在线测量及热阻软测量研究

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1、分类号TP274学校代码10590UDC621密级公开深圳大学硕士学位论文大功率LED结温在线测量及热阻软测量研究张兵学位类别工程硕士专业学位专业名称控制工程学院（系、所）机电与控制工程学院指导教师姓名曹广忠教授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：所呈交的学位论文大功率LED结温在线测量及热阻软测量研究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

2、本人承担。论文作者签名：日期：年月日大功率LED结温在线测量及热阻软测量研究摘要大功率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

3、。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

4、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；瞬态降温本文得到国家重点基础研究发展计划项

5、目（973计划，2011CB013100）中的第六子课题“复合应力加速寿命试验方法及可靠性规律”（2011CB013106）资助IResearchonOnlineMeasurementofJunctionTemperatureandSoftMeasurementofThermalResistanceforHighPowerLEDsAbstractHighpowerLEDrapidlyrisesinthefieldoflighting,itbecomesthefourthgenerationofgreenlightsourcewiththeadva

6、ntagesoflowpowerconsumption,highefficiencyandlonglife.Inrecentyears,thoughtheLEDluminousefficiencyimprovescontinually,therearestillabout70%oftheelectricalenergyistranslatedintoheatenergy,junctiontemperaturehasbecomeabottleneckforrestrictingthedevelopmentoftheLED,soitneedtoimp

7、rovethecoolingabilityoftheLEDdevice.Thermalresistancehasgreatimportantinfluenceonthecoolingability.Generally,thetechnologyofLEDthermalresistancecanmeasuretheoverallthermalresistancejustly,anditcannotmakeevaluationfortheLEDencapsulationstructure.Inthispaper,westudytheonlinemea

8、suringofhighpowerLEDjunctiontemperatureandthesoftmeasurementoftherma