[发明专利]一种基于热耦合作用的LED照明系统寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种基于热耦合作用的LED照明系统寿命预测方法，属于LED产品测试的技术领域。本发明建立了基于热耦合作用下改进的LED照明系统等效热模型，采用有限元仿真方法来获取非线性参数，最后由LED系统等效热模型和参数曲线获取系统中不同器件的温度信息，并根据不同器件的寿命模型提供了一种基于实际运行环境下的LED照明系统寿命准确预测方法。该方法充分考虑LED光源和LED驱动器热耦合作用，有利于指导LED照明系统的散热及系统设计，提高LED照明产品的寿命和可靠性。

主权项

1.一种基于热耦合作用的LED照明系统寿命预测方法，其特征在于，建立基于LED光源与LED驱动器之间热耦合作用下的LED照明系统等效热模型，所述LED照明系统等效热模型包括LED光源等效热模型和LED驱动器热等效模型，所述LED光源等效模型为LED结温在LED芯片p‑n结到衬底传导热阻上产生的热功率，所述LED驱动器热等效模型为各功率器件内部温度在各自内部材料传导热阻上产生的热功率，LED光源等效模型包括自身光源等效电路和其必需的LED光源散热器热等效电路，LED驱动器热等效模型包含但不限于电解电容器热等效电路，散热器周围环境温度随着散热器热等效电路在热耦合作用下产生的热量以及LED驱动器热等效模型产生的热量而变化，所述电解电容器热等效模型通过散热器表面温度在散热器与电解电容器之间的对流热阻、辐射热阻上产生的热功率确定电解电容器表面温度；在恒定驱动电流、环境温度下，对LED照明系统等效热模型进行FEM仿真以获取有辐射时散热器与空气之间的对流热阻，在相同条件下对LED照明系统等效热模型进行FEM仿真以获取无辐射时散热器与空气之间的对流热阻，由有辐射时散热器与空气之间的对流热阻和无辐射时散热器与空气之间的对流热阻计算散热器与空气之间的辐射热阻；在不同的驱动电流和环境温度下对LED照明系统等效热模型重复进行FEM仿真以获取不同工作环境下散热器与空气之间的对流热阻、辐射热阻，建立散热器与空气之间的对流热阻、辐射热阻与环境温度、驱动电流之间的三维曲线；根据散热器与空气之间的对流热阻、辐射热阻与环境温度、驱动电流之间的三维曲线并结合散热器热等效模型确定实际运行环境下散热器与空气之间的热阻，将实际运行环境下散热器与空气之间的热阻代入LED光源寿命模型以获取实际运行环境下LED光源的寿命；根据散热器与电解电容器之间的对流热阻、辐射热阻与环境温度、驱动电流之间的三维曲线并结合电解电容器热等效模型确定实际运行环境下电解电容器表面温度，将实际运行环境下电解电容器表面温度代入电解电容器寿命模型以确定电解电容器寿命；由实际运行环境下LED光源的寿命及LED光源可靠性模型确定LED光源失效率，由电解电容器寿命及可靠性模型确定电解电容器失效率，再由LED光源失效率和电解电容器失效率以及LED照明系统可靠性模型确定LED照明系统的寿命。