CN110276143B - 一种多芯片led器件封装方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多芯片LED器件封装方法及系统，涉及LED器件封装技术领域，主要包括建立以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件的平均温度最小和努塞尔值最小为目标的优化函数；初始化染色体集合；其中，一个染色体表示一组多芯片LED器件的几何结构参数；根据优化函数和染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；判断最优几何结构参数是否在实际几何结构参数范围内，若是则采用最优几何结构参数封装多芯片LED器件，若否则返回初始化染色体集合步骤。本发明解决了在多芯片LED器件封装过程中热流聚集效应，达到降低平均结温的目的。

Description

一种多芯片LED器件封装方法及系统
技术领域
本发明涉及LED器件封装技术领域，特别是涉及一种多芯片LED器件封装方法及系统。
背景技术
在多芯片LED器件中，需要将若干个芯片集成在同一器件中。由于各个芯片热学通道之间存在热耦合影响，LED器件内部的热流分布为非均匀分布，热流聚集区域的温度最高，该区域的LED器件失效最快，降低LED器件输出光通量，进而影响到整个多芯片LED器件的可靠性，从而严重降低LED器件寿命，加速器件失效。因此对于多芯片LED器件来说，如何有效设计散热方案一直受到国内外相关研究小组普遍关注。
罗小兵教授等人提出微型阵列冷却系统，2×2阵列LED系统输入电功率为5.6W条件下，热沉温度在两分钟内升至72℃，当微型泵气流速率为9.7ml/s时，热沉温度可控制在36.7℃，采用数值模拟方法计算80W LED路灯热场，获得结温达到120℃条件下的系统环境温度范围。Jang教授课题组采用有限体积法设计空气对流冷却系统，当空气循环速率从0-120km/h递增，30颗LED阵列系统的结温可从70.6℃降至30.3℃。Kim课题组采用FLOTHERM分析了热管对LED阵列的散热效果，当空气流动速率7m/s，可将系统的温度从87.6℃降至63.3℃。由此可见散热问题是多芯片LED器件进入照明领域的一个重要的技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种多芯片LED器件封装方法及系统，通过优化设计多芯片LED器件内部芯片之间的相互距离，解决了在多芯片LED器件封装过程中热流聚集效应，达到降低平均结温的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种多芯片LED器件封装方法，包括：
建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；
初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；
根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；
判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；
若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则返回初始化染色体集合步骤。
可选的，所述优化目标函数为
Figure BDA0002107963980000021
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值。
可选的，多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为
Figure BDA0002107963980000022
其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距。
可选的，多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD 1；
其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure BDA0002107963980000031
Ψ表示节距系数，表示为
Figure BDA0002107963980000032
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径；
NuD 1表示第一行的努塞尔值，表示为
Figure BDA0002107963980000033
ReD表示雷诺值，表示为
Figure BDA0002107963980000034
Figure BDA0002107963980000035
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure BDA0002107963980000036
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为
Figure BDA0002107963980000037
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率。
可选的，多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为
Figure BDA0002107963980000038
其中，
Figure BDA0002107963980000039
表示第n芯片的自身热阻，
Figure BDA00021079639800000310
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
可选的，所述根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数，具体包括：
随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；
根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；
判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；
若所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值，则将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解；
若所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值，则判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数，则将最小差值的染色体确定为最优解；
若所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数，则将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合步骤。
一种多芯片LED器件封装系统，包括：
目标优化函数建立模块，用于建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；
染色体集合初始化模块，用于初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；
最优几何结构参数计算模块，用于根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；
判断模块，用于判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；
封装模块，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；
返回模块，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，返回染色体集合初始化模块。
可选的，所述最优几何结构参数计算模块，具体包括：
当前迭代染色体集合确定单元，用于随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；
染色体目标值计算单元，用于根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；
第二判断结果得到单元，用于判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；
最优解确定单元，用于当所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值时，将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解，或者当所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数时，将最小差值的染色体确定为最优解；
第三判断结果得到单元，用于表示当所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值时，判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；
返回单元，用于当所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数时，将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回当前迭代染色体集合确定单元。
可选的，所述优化目标函数为
Figure BDA0002107963980000051
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值；
多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为
Figure BDA0002107963980000061
其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距；
多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD 1；
其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure BDA0002107963980000062
Ψ表示节距系数，表示为
Figure BDA0002107963980000063
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径；
NuD 1表示第一行的努塞尔值，表示为
Figure BDA0002107963980000064
ReD表示雷诺值，表示为
Figure BDA0002107963980000065
Figure BDA0002107963980000066
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure BDA0002107963980000067
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为
Figure BDA0002107963980000068
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率；
多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为
Figure BDA0002107963980000071
其中，
Figure BDA0002107963980000072
表示第n芯片的自身热阻，
Figure BDA0002107963980000073
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种多芯片LED器件封装方法及系统，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标函数，采用遗传算法，优化设计多芯片LED器件中芯片的阵列结构形式，达到降低平均结温，提高热流均匀度和器件寿命的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例多芯片LED器件封装方法的流程图；
图2为本发明实施例多芯片LED器件几何结构示意图；
图3为本发明实施例多芯片LED器件几何结构参数确定方法的流程图；
图4为本发明实施例多芯片LED器件封装系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供了一种多芯片LED器件封装方法及系统，通过该方法或者系统可确定多芯片LED器件中任意芯片的位置以及电功率负载情况下多芯片LED器件内部的温度分布，进而可通过优化设计多芯片LED器件内部芯片分布从而达到控制多芯片LED器件内部结温的目的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的一种多芯片LED器件封装方法，包括：
步骤101：建立目标优化函数。
所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数。
步骤102：初始化染色体集合。
所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数。
步骤103：根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数。
步骤104：判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果。
若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则执行步骤105；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则返回步骤102。
步骤105：采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件。
所述优化目标函数为
Figure BDA0002107963980000091
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值。
多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为
Figure BDA0002107963980000092
其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距。
多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD 1(3)；
其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure BDA0002107963980000093
Ψ表示节距系数，表示为
Figure BDA0002107963980000094
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D(6)；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D(7)；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径。
NuD 1表示第一行的努塞尔值，表示为
Figure BDA0002107963980000095
Figure BDA0002107963980000096
ReD表示雷诺值，表示为
Figure BDA0002107963980000097
Figure BDA0002107963980000101
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure BDA0002107963980000102
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为
Figure BDA0002107963980000103
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率。
多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为
Figure BDA0002107963980000104
其中，
Figure BDA0002107963980000105
表示第n芯片的自身热阻，
Figure BDA0002107963980000106
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
步骤103具体包括：
随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合。
根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值。
判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差。
若所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值，则将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解。
若所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值，则判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果。
若所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数，则将最小差值的染色体确定为最优解。
若所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数，则将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合步骤。
实施例二
如图2所示，多芯片LED器件包括多个相同的LED芯片。其中，D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径，H为LED芯片的高度，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距。
多芯片LED器件内LED芯片的个数可表示为
Figure BDA0002107963980000111
热流传输面积A可表示为
Figure BDA0002107963980000112
最小的自由流动面积A0可表示为
Figure BDA0002107963980000113
最大截面积Afr可表示为Afr＝HL2(14)。
多芯片LED器件的努塞尔(Nusselt)数可表示为NuD＝ΦNuD 1(3)。
其中，NuD 1表示第一行的努塞尔(Nusselt)值，表示为
Figure BDA0002107963980000114
ReD表示雷诺(Reynolds)值，表示为
Figure BDA0002107963980000121
Figure BDA0002107963980000122
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure BDA0002107963980000123
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特(Prandtl)值，表示为
Figure BDA0002107963980000124
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率。
Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure BDA0002107963980000125
Ψ表示节距系数，表示为
Figure BDA0002107963980000126
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D(6)；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D(7)。
结合多芯片LED器件内部结构的传热特性，计算努塞尔(Nusselt)数与多芯片LED器件的横向间距和纵向间距的关系，得到在不同的横向间距和纵向间距情况下，多芯片LED器件的努塞尔(Nusselt)数会随着横向间距的增大而增大，随着纵向间距的增大都呈现下降趋势。说明多芯片LED器件封装结构的几何参数对努塞尔(Nusselt)数具有明显的影响作用。在多芯片LED器件封装结构中，LED芯片之间存在撞击流动，使得总体的气流流动速率较高，加强了热流振动，破坏了周期性的流动场分布，进而加强热流速率，提高了多芯片LED器件的努塞尔值，降低了多芯片LED器件的热阻。
对于多芯片LED器件而言，由于各LED芯片之间存在相互的热耦合作用，因此在构建多芯片LED热学模型过程必须考虑LED芯片之间热流的影响。依据线性叠加原理，定义多芯片LED器件热阻模型，即多芯片LED器件中某区域温升等于各LED芯片单独作用引起温升的总和，多芯片LED器件内部各LED芯片的结温可由下式表示：
Figure BDA0002107963980000131
其中，
Figure BDA0002107963980000132
为第n芯片和第m芯片之间的耦合热阻，该耦合热阻与第n芯片和第m芯片之间横轴间距和纵轴间距之间相关，因此多芯片LED器件内部各芯片的结温可由下式表示
Figure BDA0002107963980000133
其中，
Figure BDA0002107963980000134
表示第n芯片的自身热阻，
Figure BDA0002107963980000135
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
因此，本实施例将以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的目标优化函数，可表示为
Figure BDA0002107963980000136
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值。
在优化过程，当目标优化函数F处于最小值时，即平均温度将处于最小值，努塞尔值将处于最小值。由于目标优化函数F与多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距结构参数之间存在互相制约、互相联系的关系，如何确定出这些几何结构参数将非常复杂。本实施例利用遗传算法强大的全局搜索能力，将其运用于确定几何结构参数过程中。如图3所示，该方法首选随机产生一组潜在的解(几何结构参数)，该解称为“染色体”，解的集合称为“群体”，解中的变量称为“基因”，随着几何结构参数的进化(如染色体交叉、变异等)不断提高解的品质，最后获得最优解(详细步骤参见实施例一中的步骤103)。
在本实施例中，还可以通过所计算的几何结构参数，构建多芯片LED热学动态模型；通过此模型可准确预测在不同几何结构参数情况下，多芯片LED器件平均温度以及努塞尔值的动态变化规律，进而为设计多芯片LED器件封装提供一个重要的参考依据。
实施例三
如图4所示，一种多芯片LED器件封装系统，包括：
目标优化函数建立模块201，用于建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数。
染色体集合初始化模块202，用于初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数。
最优几何结构参数计算模块203，用于根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数。
判断模块204，用于判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果。
封装模块205，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件。
返回模块206，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，返回染色体集合初始化模块。
所述最优几何结构参数计算模块203，具体包括：
当前迭代染色体集合确定单元，用于随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合。
染色体目标值计算单元，用于根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值。
第二判断结果得到单元，用于判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差。
最优解确定单元，用于当所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值时，将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解，或者当所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数时，将最小差值的染色体确定为最优解。
第三判断结果得到单元，用于表示当所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值时，判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果。
返回单元，用于当所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数时，将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回当前迭代染色体集合确定单元。
所述优化目标函数为
Figure BDA0002107963980000151
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值。
多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为
Figure BDA0002107963980000152
其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距。
多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD 1(3)；
其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure BDA0002107963980000161
Ψ表示节距系数，表示为
Figure BDA0002107963980000162
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D(6)；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D(7)；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径。
NuD 1表示第一行的努塞尔值，表示为
Figure BDA0002107963980000163
Figure BDA0002107963980000164
ReD表示雷诺值，表示为
Figure BDA0002107963980000165
Figure BDA0002107963980000166
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure BDA0002107963980000167
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为
Figure BDA0002107963980000168
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率。
多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为
Figure BDA0002107963980000169
其中，
Figure BDA0002107963980000171
表示第n芯片的自身热阻，
Figure BDA0002107963980000172
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
本发明提供了符合多芯片LED器件的热学模型，通过该热学模型优化设计多芯片LED器件内部芯片的位置参数，改变平均结温，进而实现控制光通量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，包括：
建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；
初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；
根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；
判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；
若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则返回初始化染色体集合步骤；
所述目标优化函数为
Figure FDA0004038285400000011
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值；
多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为
Figure FDA0004038285400000012
其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距；
多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD 1；
其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure FDA0004038285400000021
Ψ表示节距系数，表示为
Figure FDA0004038285400000022
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径；
NuD 1表示第一行的努塞尔值，表示为
Figure FDA0004038285400000023
ReD表示雷诺值，表示为
Figure FDA0004038285400000024
Figure FDA0004038285400000025
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure FDA0004038285400000026
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为
Figure FDA0004038285400000027
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率；
多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为
Figure FDA0004038285400000031
；
其中，
Figure FDA0004038285400000032
表示第n芯片的自身热阻，
Figure FDA0004038285400000033
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
2.根据权利要求1所述的一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，所述根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数，具体包括：
随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；
根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；
判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；
若所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值，则将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解；
若所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值，则判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数，则将最小差值的染色体确定为最优解；
若所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数，则将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合步骤。
3.一种多芯片LED器件封装系统，其特征在于，包括：
目标优化函数建立模块，用于建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；
染色体集合初始化模块，用于初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；
最优几何结构参数计算模块，用于根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；
判断模块，用于判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；
封装模块，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；
返回模块，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，返回染色体集合初始化模块；
所述目标优化函数为
Figure FDA0004038285400000051
其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值；
多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为
Figure FDA0004038285400000052
其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距；
多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD 1；
其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为
Figure FDA0004038285400000053
Ψ表示节距系数，表示为
Figure FDA0004038285400000054
PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径；
NuD 1表示第一行的努塞尔值，表示为
Figure FDA0004038285400000061
ReD表示雷诺值，表示为
Figure FDA0004038285400000062
Figure FDA0004038285400000063
表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，
Figure FDA0004038285400000064
表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为
Figure FDA0004038285400000065
cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率；
多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为
Figure FDA0004038285400000066
；
其中，
Figure FDA0004038285400000067
表示第n芯片的自身热阻，
Figure FDA0004038285400000068
表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。
4.根据权利要求3所述的一种多芯片LED器件封装系统，所述最优几何结构参数计算模块，具体包括：
当前迭代染色体集合确定单元，用于随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；
染色体目标值计算单元，用于根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；
第二判断结果得到单元，用于判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；
第三判断结果得到单元，用于表示当所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值时，判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；
最优解确定单元，用于当所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值时，将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解，或者当所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数时，将最小差值的染色体确定为最优解；
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