CN104470114A - 一种led灯热阻测量系统的供电电路 - Google Patents

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CN104470114A CN201410709321.9A CN201410709321A CN104470114A CN 104470114 A CN104470114 A CN 104470114A CN 201410709321 A CN201410709321 A CN 201410709321A CN 104470114 A CN104470114 A CN 104470114A
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孙道明
司马云
吴会利
谢中明
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Abstract

本发明公开了一种LED灯热阻测量系统的供电电路，包括电压源、电阻、可调电阻、稳压二极管、电流检测装置、电压检测装置，所述电压源的正极电阻的一端、电流检测装置的输入端连接，电流检测装置的输出端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端分别与稳压二极管的阴极、电压检测装置的输入端连接，电压源的负极分别与电阻的另一端、稳压二极管的阳极、电压检测装置的输出端连接，电压检测装置的输入端作为外部LED灯接入的正极，电压检测装置的输出端作为外部LED灯接入的负极。通过分流电阻分流，并且用可调电阻来调整流过LED的电流大小，可以精确控制流过LED的电流大小，保证整个测试过程中流过LED的电流值恒定。

Description

一种LED灯热阻测量系统的供电电路
技术领域
本发明属于电子产品应用领域，具体涉及一种LED灯热阻测量系统的供电电路。
背景技术
随着LED 超高亮度的出现及LED 色彩的丰富，LED 的应用也由最初的指示扩展到交通、大屏显示、汽车刹车灯、转向灯、工程建筑装饰灯、特种照明领域并正在向普通照明积极推进。阻碍这一发展的最大敌害是LED 的热量管理，因此从事热阻、结温、热参数匹配等问题的研究和改进具有深远的意义。如何降低大功率LED 的热阻、结温，使PN结产生的热量能尽快的散发出去，不仅可提高产品的发光效率，提高产品的饱和电流，同时也提高了产品的可靠和寿命。据有关资料分析，大约70％的故障来自LED 的温度过高，并且在负载为额定功率的一半的情况下温度每升高200C 故障就上升一倍。为了降低产品的热阻，首先封装材料的选择显得尤为重要，包括晶片、金线，硅胶、热沉、粘结胶等,各材料的热阻要低即要求导热性能好；其次结构设计要合理，各材料间的导热性能和膨胀系数要连续匹配。避免导热通道中产生散热瓶颈或因封装物质的膨胀或收缩产生的形变应力，使欧姆接触、固晶界面的位移增大，造成LED 开路和突然失效。
目前测量半导体器件工作温度及热阻的主要方法有：红外微象仪法，电压参数法，还有光谱法，光热阻扫描法及光功率法。其中电压法测量LED 热阻最常用。
热阻(thermal resistance)，是物体对热量传导的阻碍效果。热阻的单位为℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。LED的热阻是指LED点亮后，热量传导稳定时，芯片表面每1W耗散，PN结点的温外与连线的支加或散热基板之间的温度差就是LED的热阻Rth。热阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj为接面位置的温度，Tx为热传到某点位置的温度，P为汇入的发热功率。热阻大表示热不容易传递，因此套件所产生的温度就比对高，由热阻可以判断及预测套件的发热状况。℃/W数值越低，表示芯片中的热量向外界传导越快。因此，降低了芯片中PN结的温度有利于LED寿命的延长。
影响LED组件热阻的主要因素有以下几点：
1、LED芯片架构与原物料也是影响LED热阻大小的因素之一，减少LED本身的热阻是先期条件；
2、不同导热系数的热沉材料，如铜、铝等对于LED热阻大小的影响也很大，因此选取合适的热沉材料也是降低LED组件热阻的方法之一。
3、即使用相同的热沉材料，也和散热面积的大小有直接关系，二次散热设计好，面积大，也就相应地降低了热阻，这对LED的发光效率和寿命的延长有很大作用。
4、LED芯片用导热胶还是与金属直接相连，包括导热胶和金属的不同种料都会影响LED热阻的大小。要尽量减少LED与二次散热机构装载界面之间的热阻。
5、LED组件的工作环境温度过高也会影响LED组件的热阻大小，尽量降低环境温度。
6、选用一定的材料与控制额定汇入功率等技术细节，以提高LED发光效率和延长LED寿命为前提，处理好LED的散热问题。
因此，在LED设计时考虑到以下几点：
1、降低芯片的热阻。
2、最佳化热通道。
3、强化电通道的导/散热功能。
4、选用导/散热效能更高的出光通道材料。
综上所述，在LED灯设计时，热阻的测量是至关重要的，现有技术中急需一种操作简单方便的热阻测量装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED灯热阻测量系统的供电电路，有效解决了现有技术中热阻测量系统供电问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种LED灯热阻测量系统的供电电路，包括电压源、电阻、可调电阻、稳压二极管、电流检测装置、电压检测装置，所述电压源的正极分别连接电阻的一端、电流检测装置的输入端，电流检测装置的输出端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端分别与稳压二极管的阴极、电压检测装置的输入端连接，电压源的负极分别与电阻的另一端、稳压二极管的阳极、电压检测装置的输出端连接，电压检测装置的输入端作为外部LED灯接入的正极，电压检测装置的输出端作为外部LED灯接入的负极。
所述可调电阻的最大阻值为200欧姆。
所述电压源的电压为5V～7.5V。
所述电阻的阻值为100欧姆。
所述稳压二极管的稳压值为3.3V或5V。
所述稳压二极管的型号为7805。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、通过分流电阻分流，并且用可调电阻来调整流过LED 的电流大小，可以精确控制流过LED 的电流大小，保证整个测试过程中流过LED 的电流值恒定。
2、增加了稳压二极管，使得该供电电路输出的电压恒定，没有大的变动，保证测量的准确性，同时稳压二极管价格低，节约了成本。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示，一种LED灯热阻测量系统的供电电路，包括电压源、电阻、可调电阻、稳压二极管、电流检测装置、电压检测装置，所述电压源的正极分别连接电阻的一端、电流检测装置的输入端，电流检测装置的输出端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端分别与稳压二极管的阴极、电压检测装置的输入端连接，电压源的负极分别与电阻的另一端、稳压二极管的阳极、电压检测装置的输出端连接，电压检测装置的输入端作为外部LED灯接入的正极，电压检测装置的输出端作为外部LED灯接入的负极。
所述可调电阻的最大阻值为200欧姆。
所述电压源的电压为5V～7.5V。
所述电阻的阻值为100欧姆。
所述稳压二极管的稳压值为3.3V或5V。
所述稳压二极管的型号为7805。
该电路的原理及测量方法如下：
测试中采用的恒温箱控温精度为±1℃，电压精度1mv，电阻R1为分流电阻，电阻R2为可调电阻，用来调整流过LED 的电流大小，通过电阻R1、R2 和恒流源自身的输出调节，可以精确控制流过LED 的电流大小，保证整个测试过程中流过LED 的电流值恒定。
首先，测量温度系数K：
a. 将LED 置于温度为Ta恒温箱中足够时间至热平衡；
b. 用低电流（可以忽略其产生的热量对LED 的影响，如电流= 10mA）快速点测LED的第一压降；
c.将LED置于温度为Ta’的恒温箱中足够时间至热平衡；
d.重复步骤b，测得LED灯的第二个压降；
e.根据第一压降和第二压降计算K：
其次，测量在输入电功率加热状态下的变化：
a.将LED 置于温度为Ta的恒温箱中，给LED输入额定电流使其产生自加热；
b.维持恒定电流足够时间至LED 工作热平衡，此时压降Vf 达至稳定，记录电流If和压降Vf；
c.测量LED 热沉温度（取其最高点）Ts；
d.切断输入电功率的电源，立即（〈10ms）进行测量温度系数中b步骤，测量第三压降Vf3；
最后，根据测量的数据计算热阻。
本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种LED灯热阻测量系统的供电电路，其特征在于：包括电压源、电阻、可调电阻、稳压二极管、电流检测装置、电压检测装置，所述电压源的正极分别连接电阻的一端、电流检测装置的输入端，电流检测装置的输出端与可调电阻的一端连接，可调电阻的另一端分别与稳压二极管的阴极、电压检测装置的输入端连接，电压源的负极分别与电阻的另一端、稳压二极管的阳极、电压检测装置的输出端连接，电压检测装置的输入端作为外部LED灯接入的正极，电压检测装置的输出端作为外部LED灯接入的负极。
2.根据权利要求1所述的LED灯热阻测量系统的供电电路，其特征在于：所述可调电阻的最大阻值为200欧姆。
3.根据权利要求1所述的LED灯热阻测量系统的供电电路，其特征在于：所述电压源的电压为5V～7.5V。
4.根据权利要求1所述的LED灯热阻测量系统的供电电路，其特征在于：所述电阻的阻值为100欧姆。
5.根据权利要求1所述的LED灯热阻测量系统的供电电路，其特征在于：所述稳压二极管的稳压值为3.3V或5V。
6.根据权利要求5所述的LED灯热阻测量系统的供电电路，其特征在于：所述稳压二极管的型号为7805。
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