一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試裝置，特別涉及一種用于測(cè)試LED等光引擎在使用中散熱參數(shù)分布和變化情況的裝置及其測(cè)試方法，屬于燈具測(cè)試裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于LED產(chǎn)業(yè)缺少規(guī)范統(tǒng)一的光、機(jī)、電、熱接口，以及各企業(yè)裝備設(shè)施、工作基礎(chǔ)和技術(shù)水平發(fā)展的不均衡，造成了市場(chǎng)上LED照明光引擎種類繁多、性能各異、互換性差等缺點(diǎn)，給整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響和挑戰(zhàn)。
[0003]近年來(lái)，由全世界頂級(jí)LED生產(chǎn)商組成的聯(lián)盟協(xié)會(huì)ZHAGA發(fā)布了一套LED光引擎標(biāo)準(zhǔn)，其涵蓋了物理尺寸、光學(xué)、電氣、配光、散熱等主要標(biāo)準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)了在ZHAGA聯(lián)盟中不同制造商之間產(chǎn)品的相互兼容和互換。
[0004]LED光引擎在實(shí)際的應(yīng)用中，其可靠性主要依賴于散熱效率，同時(shí)，在相對(duì)封閉的空間中使用LED光引擎，其散熱后在空間形成的溫度分布、溫度極差、平均溫度等都會(huì)對(duì)其中電子元器件或光引擎本身造成重大影響，在整體溫度或局部溫度過(guò)高時(shí)都會(huì)使產(chǎn)品失效，導(dǎo)致可靠性降低，產(chǎn)品質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。
[0005]目前，直接針對(duì)LED照明產(chǎn)品散熱效率的測(cè)量方法還沒(méi)有。實(shí)際生產(chǎn)中，利用LM-80方法將產(chǎn)品放置在高溫、高濕環(huán)境中，測(cè)試其產(chǎn)品失效率和可靠性是一種通用方法。這種方法在其它類型的產(chǎn)品中應(yīng)用較多，但該方法在測(cè)量LED照明產(chǎn)品散熱效率時(shí)，其所處的高溫環(huán)境使得散熱裝置的散熱效率已不是決定產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素，直接影響了該類產(chǎn)品測(cè)試的準(zhǔn)確性。另外，還有采用熱電偶等儀器直接測(cè)量燈具點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)品上各點(diǎn)溫度的，從而得到產(chǎn)品工作時(shí)散熱器、發(fā)光模組背面、發(fā)光面的溫度，以判斷散熱效率，由于產(chǎn)品發(fā)熱存在不均勻性，這種方法不能準(zhǔn)確得出產(chǎn)品散熱功率等參數(shù)，而且對(duì)于產(chǎn)品后續(xù)熱量在空間的分布也無(wú)從得知，測(cè)試結(jié)果受到嚴(yán)重限制。還有一種被使用的方法，即利用軟件仿真的方式模擬計(jì)算出產(chǎn)品的散熱功率、各點(diǎn)溫度以及空間熱分布，最大限度的考慮各種因素對(duì)散熱過(guò)程的影響，模擬再現(xiàn)照明過(guò)程，其設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方式雖然簡(jiǎn)單、方便，但因模擬過(guò)程和溫度變化情況較為復(fù)雜，模擬仿真數(shù)據(jù)與實(shí)際效果偏差較大，準(zhǔn)確性差。
[0006]如何準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程，保證光引擎散熱參數(shù)測(cè)試的準(zhǔn)確性和完整性，就成為本發(fā)明想要解決的主要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述現(xiàn)有情況和不足，本發(fā)明旨在提供一種測(cè)試方式簡(jiǎn)單、有效，模擬過(guò)程準(zhǔn)確、真實(shí)的用于測(cè)試LED光引擎散熱參數(shù)的裝置及其測(cè)試方法。
[0008]為了得到光引擎散熱參數(shù)，需要對(duì)產(chǎn)品的前后向散熱功率、空間溫度分布、空間平均溫度等參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并且對(duì)上述參數(shù)隨時(shí)間變化和達(dá)到熱平衡時(shí)的最終數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)特定的裝置，其必須包含功率計(jì)、熱流計(jì)、光輻射計(jì)、多路溫度探測(cè)器等裝置，故，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置，包括一個(gè)封閉的半球形腔體和均勻分布在腔體內(nèi)壁上的溫度探測(cè)器，半球形腔體的中心位置設(shè)有一個(gè)散熱器，散熱器的外側(cè)面上依次設(shè)有熱流計(jì)和溫度加熱器；還包括兩個(gè)功率計(jì)和一個(gè)電壓計(jì)，兩個(gè)功率計(jì)分別與溫度加熱器和待測(cè)光引擎相連接；所述電壓計(jì)與熱流計(jì)相連接。
[0010]一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置，還包括多個(gè)光輻射計(jì)，光輻射計(jì)用于測(cè)量半球形腔體外側(cè)的待測(cè)光引擎的光輻射能通量。
[0011]所述溫度探測(cè)器在半球形內(nèi)壁上以經(jīng)度間隔45度、瑋度間隔30度進(jìn)行均勻分布；在平面內(nèi)壁上以45度進(jìn)行徑向劃分，每個(gè)徑向劃分線上對(duì)稱分布4個(gè)溫度探測(cè)器。
[0012]一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)裝置的測(cè)試方法，其特征在于，具體步驟包括:
[0013]步驟1、測(cè)量過(guò)程中，保持測(cè)試環(huán)境溫度Ta在[Ta-1 °C，Ta+1 °C ]之間；
[0014]步驟2、將待測(cè)光引擎通過(guò)螺絲連接在溫度加熱器上；
[0015]步驟3、開(kāi)啟溫度加熱器，功率為Ptl，待溫度探測(cè)器讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取電壓計(jì)讀數(shù)V(P0);所述溫度探測(cè)器讀數(shù)穩(wěn)定是指5分鐘內(nèi)溫度升高小于0.5% ;
[0016]步驟4、重復(fù)上述步驟3，每次增加溫度加熱器功率Ps，記錄下N次增溫后分別對(duì)應(yīng)的電壓計(jì)讀數(shù) V(P0+PS)，V(P0+2PS)，..., V(P0+NPS)；
[0017]步驟5、對(duì)溫度加熱器的功率與熱流計(jì)的電壓進(jìn)行線性回歸計(jì)算，得到功率與電壓的關(guān)系β (w/v)；
[0018]步驟6、關(guān)閉溫度加熱器，待裝置冷卻后，開(kāi)啟光引擎，待光引擎溫度穩(wěn)定后讀取連接在待測(cè)光引擎上的功率計(jì)，得到光引擎耗電功率匕，同時(shí)，讀取半球形腔體內(nèi)各溫度探測(cè)器的度數(shù)Ti,每間隔ts時(shí)間記錄當(dāng)時(shí)的溫度T si，待Tsi穩(wěn)定時(shí)，即可計(jì)算出腔體內(nèi)的平均溫度、最大溫差以及繪制空間溫度分布曲線；所述光引擎溫度和溫度探測(cè)器讀數(shù)穩(wěn)定是指5分鐘內(nèi)溫度升高小于0.5% ；
[0019]步驟7、通過(guò)積分球或光輻射計(jì)測(cè)量光引擎的光輻射功率P1;
[0020]步驟8、讀取熱流計(jì)的電壓計(jì)讀數(shù)V，S卩，光引擎的后向散熱功率已=VX β，待測(cè)光引擎的前向散熱功率已=Pe-P1-Py測(cè)試過(guò)程完成。
[0021]本發(fā)明所述的一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置及測(cè)試方法，通過(guò)模擬光引擎的真實(shí)工作環(huán)境，考慮對(duì)流和輻射對(duì)待測(cè)光引擎工作環(huán)境的影響，利用溫度探測(cè)器、熱流計(jì)和光輻射計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)光引擎散熱參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算，得到了工作過(guò)程中光引擎的前向、后向散熱功率，以及周圍工作環(huán)境的平均溫度、溫差和空間溫度分布曲線，掌握了密閉空間對(duì)熱分布的影響，為設(shè)計(jì)者和開(kāi)發(fā)者分析產(chǎn)品散熱特性提供了依據(jù)，為更好地設(shè)計(jì)和使用帶有光引擎的照明產(chǎn)品提供了幫助，可滿足相同功率的不同光引擎散熱參數(shù)的對(duì)比測(cè)試需要。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明的中心是:為充分模擬光引擎的使用環(huán)境，保證測(cè)試過(guò)程的合理性和準(zhǔn)確性，以及測(cè)試參數(shù)的完整性，本發(fā)明將光引擎的模擬過(guò)程設(shè)置在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中，同時(shí)，充分考慮光輻射對(duì)光引擎自身和周圍環(huán)境溫度帶來(lái)的影響，對(duì)光引擎的前、后向散熱功率進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和測(cè)量，從而得到一個(gè)有效、可靠、全面的測(cè)試結(jié)果。其中，前向、后向的散熱功率就代表了待測(cè)光引擎的散熱性能。
[0024]下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明所述一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置做進(jìn)一步的描述:
[0025]本發(fā)明所述的一種用于測(cè)試光引擎散熱參數(shù)的裝置，包括一個(gè)封閉的半球形腔體
8、多個(gè)溫度探測(cè)器7、散熱器1、熱流計(jì)2、溫度加熱器3、多個(gè)光輻射計(jì)、兩個(gè)功率計(jì)6以及一個(gè)電壓計(jì)5。
[0026]多個(gè)溫度探測(cè)器7均勻分布在半球形腔體8的內(nèi)壁上，其中，半球形內(nèi)壁上的溫度探測(cè)器7以經(jīng)度間隔45度、瑋度間隔30度進(jìn)行均勻分布；在平面內(nèi)壁上的溫度探測(cè)器以45度進(jìn)行徑向劃分，每個(gè)徑向劃分線上對(duì)稱分布4個(gè)溫度探測(cè)