CN107202678B - 快速判断灯具散热能力的方法及灯具测温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一种快速判断灯具散热能力的方法及灯具测温系统，其中该方法通过测试不同测试环境温度下待测灯具内LED灯珠焊盘的温度，做出焊盘温度随环境温度变化的趋势线，就可以根据趋势线的K值来判断该待测灯具的散热能力；而灯具测温系统采用加热源灯具代替传统的电阻加热丝加热，不仅热传导更加均匀，温度也更加可控，并且具有结构简单，成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速判断灯具散热能力的方法及灯具测温系统。
背景技术
由于高功率LED技术的发展，使得LED灯具面临到热管理和散热设计的严苛挑战，因为温度升高不但会造成亮度下降，当温度超过摄氏100度时更会加速灯具本体及封装材料的劣化。附图1是美国CREE公司所发布的LED寿命报告，温度每下降10℃寿命将延长2倍且光通量提升3％-8％，而除了LED封装组件本身的散热技术外，LED灯具的散热及导热设计更是维持灯具寿命的最大关键。因此如何快速的判断一个灯具的散热能力能否符合设计要求对应灯具的设计是非常重要的。由于灯具的散热能力受到非常多因素的影响，比如LED封装结构、电路板的材质、导热胶以及散热件等，而现有的LED灯具一般是通过长时间的点亮老化来判断灯具的散热能力是否符合要求，但是点亮老化都需要长时间才能够得出结论，因此大量的延长了灯具的开发时间。
发明内容
本发明旨在提供一种快速判断灯具散热能力的方法及灯具测温系统，该方法可以快速的判断出灯具的散热能力，测温系统则可以简单有效的获得所需的测试温度，以解决现有的LED灯具无法快速得出其散热能力的问题。
具体方案如下：
本发明提供了一种快速判断灯具散热能力的方法，该方法包括以下步骤：S1、将待测LED灯具放置到保温的测试环境中，检测待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度；
S2、点亮待测LED灯具，待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时，记录下测试环境的温度T10和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度T20,记为(T10，T20)；
S3、提高测试环境的温度，待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时，记录下测试环境的温度T11和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度T21,记为(T11，T21)；
S4、重复步骤S3，以获得测试环境在不同温度及在该不同温度下测试环境内所对应的待测LED灯具内LED灯珠焊盘温度的数据组，记为(T12，T22)，(T13，T23)，(T14，T24)，(T15，T25)，……；
S5、根据步骤S2、步骤S3和步骤S4中所获得的测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度的数据组，以测试环境的温度为x轴，待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度为y轴描点，根据坐标轴中所描出的点做出焊盘的温度随测试环境的温度变化的趋势线，该趋势线可以用公式y＝kx+b表达，其中k为斜率，b为常数；
S6、根据步骤S5中k值的数值判断出该待测LED灯具的散热能力，即当k＞1时，该待测LED灯具的散热能力已经超负荷，不能够正常散热；当k＝1时，该待测LED灯具的散热能力处于临界状态，刚好能够正常散热；当k＜1时，该待测LED灯具的散热能力尚有富余，能够正常散热，其中k＜1时，k的数值越接近1的表示散热越不好。而当两个或者多个待测LED灯具的k值相同或者接近时，b值小的LED灯具表示该LED灯具相对于其它LED灯具的具有更好的散热能力。
本发明还提供了一种灯具温度测试系统，包括保温箱和热电偶测温仪，所述保温箱包括箱体和箱盖，所述箱体的底面的中部设有用于固定待测灯具的第一安装座，所述箱体底面的周缘上设有若干个用于固定发热源灯具的第二安装座，所述热端偶测温仪具有第一温度探测头和第二温度探测头，其中第一温度探测头的测温点悬空在箱体内以用于检测箱体内的温度，第二温度探测头的测温点固定在待测灯具内LED灯珠焊盘上以用于检测待测灯具内LED灯珠焊盘的温度。
优选的，所述第一探测头的测温点和第二安装座分别位于第一安装座的两侧。
优选的，所述第二安装座上固定安装的发热源灯具为10W的球泡灯。
优选的，所述箱体由泡沫材料制成。
本发明提供的一种快速判断灯具散热能力的方法及灯具测温系统与现有技术相比较具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种快速判断灯具散热能力的方法通过测试不同环境温度下所对应待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度，根据测试的数据得出一直线方程，可以该直线方程的斜率就可以判断出待测LED灯具的散热能力，该方法简单、快速，并且判断结果准确，误差小。
2、本发明提供的灯具测温系统的发热源为灯具，相对于传统的电阻丝加热丝加热的方式，热传导更加均匀，温度也更加可控，并且具有结构简单，成本低的优点。
附图说明
图1示出了CREE公司所发布的LED寿命报告。
图2示出了灯具A焊盘温度随环境温度变化的趋势图。
图3示出了灯具B焊盘温度随环境温度变化的趋势图。
图4示出了灯具C焊盘温度随环境温度变化的趋势图。
图5示出了灯具D焊盘温度随环境温度变化的趋势图。
图6示出了灯具E焊盘温度随环境温度变化的趋势图。
图7示出了灯具F焊盘温度随环境温度变化的趋势图。
图8示出了灯具温度测试系统的示意图。
图9示出了箱体内的示意图。
图10示出了LED灯具内的LED灯珠的示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1
本发明提供了还提供了一种快速判断灯具散热能力的方法，该方法包括以下步骤：
S1、将待测LED灯具放置到保温的测试环境中，检测待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度；
S2、点亮待测LED灯具，待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时，记录下测试环境的温度T10和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度T20,记为(T10，T20)；
S3、提高测试环境的温度，待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时，记录下测试环境的温度T11和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度T21,记为(T11，T21)；
S4、重复步骤S3，以获得测试环境在不同温度及在该不同温度下测试环境内所对应的待测LED灯具内LED灯珠焊盘温度的数据组，记为(T12，T22)，(T13，T23)，(T14，T24)，(T15，T25)，……；
S5、根据步骤S2、步骤S3和步骤S4中所获得的测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度的数据组，以测试环境的温度为x轴，待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度为y轴描点，根据坐标轴中所描出的点做出焊盘的温度随测试环境的温度变化的趋势线，该趋势线可以用公式y＝kx+b表达，其中k为斜率，b为正数；
S6、根据步骤S5中k值的数值判断出该待测LED灯具的散热能力，即当k＞1时，该待测LED灯具的散热能力已经超负荷，不能够正常散热；当k＝1时，该待测LED灯具的散热能力处于临界状态，刚好能够正常散热；当k＜1时，该待测LED灯具的散热能力尚有富余，能够正常散热，其中k＜1时，k的数值越接近1的表示散热越不好。而当两个或者多个待测LED灯具的k值相同或者接近时，b值小的LED灯具表示该LED灯具相对于其它LED灯具的具有更好的散热能力。
上述的待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时是指环境温度和LED灯珠焊盘的温度在5分钟内温升小于0.1℃时所测得的温度。
以下以实际的测试数据对上述的方法进行进步一的说明。
参考图2和图3，其中图2的待测LED灯具A和图6的待测LED灯具B的散热结构相同，并且功率也相同，都为9.4W，差别在于，图5所用的LED灯珠为冷白的高色温灯珠，图3所用的LED灯珠为暖白的低色温灯珠。从图5和图6中可以得出，灯具A的趋势线公式为y＝0.7558x+70.823，灯具B的趋势线公式为y＝0.7575x+73.816，即环境温度上升1℃，灯具A和灯具B上LED灯珠的焊盘温度上升约0.76℃，有约0.24℃的温度从灯具传导到环境中去，因此灯具A和灯具B在功率为9.4W的情况下，其散热效率良好，而从b值可以看出，针对此散热结构，相同功率下，暖白的焊盘温度比冷白的高约3℃。
参考图4和图5，其中图4的待测LED灯具C和图5的待测LED灯具D的散热结构相同，所用的LED灯珠也相同，差异点在于两者的功率不同，灯具C的功率为9.3W，灯具D的功率为9.8W。从图4和图5可以得出，灯具C的趋势线公式为y＝0.7543x+73.956，灯具D的趋势线公式为y＝1.0733x+68.732，环境温度上升1℃，灯具C上LED灯珠的焊盘温度上升约0.75℃，有约0.25℃的温度从灯具传导到环境中去，因此灯具C在功率为9.3W的情况下，其散热效率良好。而环境温度上升1℃，灯具D上LED灯珠的焊盘温度上升约1.07℃，表示当平衡时灯具散热速率小于灯具所产生的热的速率，可以看做该LED灯具没有向环境中散热，而是堆积在灯具上，因此9.8W的功率已经超过了灯具D的散热能力，散热效率差。
参考图6和图7，其中图6的待测LED灯具E和图7的待测LED灯具F的功率相同，都为9.4W，所用的LED灯珠也相同，差异点在于两者的所用的散热结构不同。从图6和图7可以得出，灯具E的趋势线公式为y＝0.7643x+70.404，灯具F的趋势线公式为y＝0.7919x+58.342，即环境温度上升1℃，灯具E上LED灯珠的焊盘温度上升约0.76℃，有约0.24℃的温度从灯具传导到环境中去，灯具F上LED灯珠的焊盘温度上升约0.79℃，有约0.21℃的温度从灯具传导到环境中去，因此灯具E和灯具F在功率为9.4W的情况下都具有良好的散热，由于待测LED灯具E和待测LED灯具F的k值相近，因为0.76与0.79两者在此已经是不能较好判断散热能力，此时灯具的散热能力由b值决定，b值越小，散热越好。在相同环境温度下，灯具F的焊盘温度比灯具E的温度低接近12℃，所以待测LED灯具F的散热能力好于待测LED灯具E。
从上述的测试数据分析可以看出本发明提供的判断灯具散热能力的方法可以简单、快速的判断出待测灯具的散热能力。
实施例2
参考图8-图10，本发明提供了一种灯具温度测试系统，包括保温箱1和热电偶测温仪2，所述保温箱1包括箱体10和箱盖12，箱盖12盖合的时候，箱体内形成密闭的环境，所述箱体10的底面的中部设有用于固定待测灯具3a的第一安装座4a，所述箱体10底面的周缘上设有若干个用于固定作为发热源的灯具3b的第二安装座4b，所述热端偶测温仪2具有第一温度探测头20和第二温度探测头22，其中第一温度探测头20的测温点200悬空在箱体内以用于检测箱体10内的温度，第二温度探测头22的测温点220固定在待测灯具内LED灯珠5焊盘上以用于检测待测灯具内LED灯珠5焊盘的温度。其中第二温度探测头22的测温点220可以用温升胶固定到LED灯珠5的焊盘上。而通过改变发热源灯具3b的工作功率以及发热源灯具3b的数量就可以调节箱体内的环境温度。
第一温度探测头和第二温度探测头分别输出的箱体内的温度和LED灯珠焊盘的温度按照实施例1中所描述的方法来对灯具散热能力进行检测该灯具温度,测试系统还包括一个计算模块，用于执行实施例1中的算法。
图9和图10中热电偶测温仪的第一温度探测头20和第二温度探测头22显示的是一个，但实际测试的时候可以是多个，即多个第一温度探测头20分别悬空在箱体内的不同处，用于测试箱体内各处的温度，多个第二温度探测头22固定在待测灯具内多个LED灯珠5的焊盘上，提高所测温度的精确性。本发明提供的灯具温度测试系统采用灯具作为发热源，相较于传统的电阻加热丝或者红外加热的方式，热量的传导更加均匀，温度也更加可控，并且具有结构简单，成本低的优点。
参考图9，所述第一探测头的测温点和第二安装座分别位于第一安装座的两侧。这种布置可以减少作为发热源的灯具3b对第一探测头的测温点的影响，使得第一探测头的测温点探测到的温度更接近于箱内的环境温度。
作为一个优选的方案，所述第二安装座上固定安装的发热源灯具为10W的球泡灯。10W的球泡灯作为最常用的一种日常灯泡，不仅容易购买，而且价格也比较低廉，可以降低灯具温度测试系统的成本。作为一个低成本的方案，所述箱体由泡沫材料制成。泡沫不仅具有良好的保温效果，其材料来源方便，而且其加工也很简单。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种快速判断灯具散热能力的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、将待测LED灯具放置到保温的测试环境中，检测待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度；
S2、点亮待测LED灯具，待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时，记录下测试环境的温度T10和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度T20,记为(T10，T20)；
S3、提高测试环境的温度，待测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度都稳定时，记录下测试环境的温度T11和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度T21,记为(T11，T21)；
S4、重复步骤S3，以获得测试环境在不同温度及在该不同温度下测试环境内所对应的待测LED灯具内LED灯珠焊盘温度的数据组，记为(T12，T22)，(T13，T23)，(T14，T24)，(T15，T25)，……；
S5、根据步骤S2、步骤S3和步骤S4中所获得的测试环境的温度和待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度的数据组，以测试环境的温度为x轴，待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度为y轴描点，根据坐标轴中所描出的点做出待测LED灯具内LED灯珠焊盘的温度温度随测试环境的温度变化的趋势线，该趋势线可以用公式y＝kx+b表达，其中k为斜率，b为正数；
S6、根据步骤S5中k和b的数值来判断该待测LED灯具的散热能力,即当k＞1时，该待测LED灯具的散热能力已经超负荷，不能够正常散热；当k＝1时，该待测LED灯具的散热能力处于临界状态，刚好能够正常散热；当k＜1时，该待测LED灯具的散热能力尚有富余，能够正常散热，其中k＜1时，k的数值越接近1的表示散热越差，当两个或者多个待测LED灯具的k值相同或者接近时，b值小的LED灯具表示该LED灯具相对于其它LED灯具的具有更好的散热能力。
2.一种灯具温度测试系统，其特征在于：包括保温箱和热电偶测温仪，所述保温箱包括箱体和箱盖，所述箱体的底面的中部设有用于固定待测灯具的第一安装座，所述箱体底面的周缘上设有若干个用于固定作为发热源的灯具的第二安装座，所述热电偶测温仪具有第一温度探测头和第二温度探测头，其中第一温度探测头的测温点悬空在箱体内以用于检测箱体内的温度，第二温度探测头的测温点固定在待测灯具内LED灯珠焊盘上以用于检测待测灯具内LED灯珠焊盘的温度，所述测试系统还包括一个计算模块，用于执行权利要求1中的S5步骤。
3.根据权利要求2所述的灯具温度测试系统，其特征在于：所述第一温度探测头的测温点和第二安装座分别位于第一安装座的两侧。
4.根据权利要求2所述的灯具温度测试系统，其特征在于：所述第二安装座上固定安装的发热源的灯具为10W的球泡灯。
5.根据权利要求2所述的灯具温度测试系统，其特征在于：所述箱体由泡沫材料制成。
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