[发明专利]LED集成模组的热功耗系数、结温和光功率的计算方法

摘要

本发明公开了LED集成模组的热功耗系数、结温和光功率的计算方法，该方法以发光效率为构建电学与热学参数之间的关键过渡变量，通过分析建立包含结温与电功率变量的发光效率二维函数，进而可定量获得LED产品光功率、结温、电功率之间的联系理论模型。通过此理论模型可提取在给定的散热条件下，LED集成模块最大的输出光通量对应的负载电功率，该理论对集成模块产品选择最佳工作状态具有非常重要的指导意义。该方法为分析LED系统光学特性以及开展热学管理提供一个重要参考依据。

主权项

LED集成模组的热功耗系数、结温和光功率的计算方法，其特征在于：以发光效率为构建电学与热学参数之间的关键过渡变量，通过分析建立包含结温与电功率变量的发光效率二维函数，进而可定量获得LED产品光功率、结温、电功率之间的联系理论模型；通过此理论模型可提取在给定的散热条件下，LED系统最大的输出光通量对应的负载电功率；具体步骤为:1)将LED集成模组固定于控温装置并加载脉冲电流，将所述LED集成模组的电功率P_d0设为恒定值，调节所述控温装置，测量不同热沉温度情况下所述LED集成模组的发光效率；从而得出在恒定电功率的情况下，所述LED集成模组的发光效率与热沉温度之间的关系为：η_W(T_hs,P_d0)=σT_hs+τ其中σ、τ为相关系数；2）将所述LED集成模组固定于控温装置，固定所述控温装置，使热沉温度为T_hs0为恒定值，测量不同电功率情况下所述LED集成模组的发光5效率；从而得出在恒定热沉温度的前提下，所述LED集成模组的发光效率与电功率之间的关系为：η_W(T_hs0,P_d)=χP_d²+δP_d+γ其中χ、δ、γ为相关系数；3）根据步骤1和步骤2的测量结果，建立所述LED集成模组的发光效率与热沉温度、电功率之间的二次函数关系，并确定相关系数；所述二次函数关系式为：${\mathrm{\η}}_W(T_{\mathrm{hs}},P_d)=\frac{(\mathrm{\σ}{T}_{\mathrm{hs}}+\mathrm{\τ})(\mathrm{\χ}{P_d}^2+\mathrm{\δ}{P}_d+\mathrm{\γ})}{\mathrm{\μ}}$其中μ对应着η_w在点（T_hs0，P_d0）的值；4）采用所提出的多项式正交二维模型，提取L所述LED集成模组的热功耗系数和光功率；所述光功率的计算式为：P_opt(T_hs,P_d)=(σ'T_hs+τ')(χP_d³+δP_d²+γP_d)所述热功耗系数的计算式为：$k_h=\frac{1-P_{\mathrm{opt}}(T_{\mathrm{hs}},P_d)}{P_d}=\frac{1-({\mathrm{\σ}}^{\′}{T}_{\mathrm{hs}}+{\mathrm{\τ}}^{\′})(\mathrm{\χ}{P_d}^3+\mathrm{\δ}{P_d}^2+\mathrm{\γ}{P}_d)}{P_d}$其中σ'=σ/μ,τ'=τ/μ;5）结合LED热学模型，提取所述LED集成模组的结温和光通量；所述结温的计算式为：T_j=R_jc[P_d‑(σ'T_hs+τ')(χP_d³+δP_d²+γP_d)]+T_hs所述光通量的计算式为：φ_v=NEP_d=NE₀{[1+k_e(T_a‑T₀)]P_d+k_ek_h(R_jc+NR_hs)P_d²}=NE₀{[1+k_e(T_a‑T₀)]P_d+k_e[1‑(σ'T_hs+τ')(χP_d²+δP_d+γ)](R_jc+NR_hs)P_d²}其中E为所述LED集成模组的发光效能，E₀是所述LED集成模组在额定温度T₀下的额定发光效能。