[发明专利]一种无冷板的大功率LED器件固晶层散热性能快速评估方法

权利要求书

1.一种无冷板的大功率LED器件固晶层散热性能快速评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤10：将LED器件放置于恒温装置，并通入小的正向电流，依次改变恒温装置的温度，待热平衡后，记录每个温度下器件两端的正向电压，利用电压-温度关系曲线得到K系数；

步骤20：搭建用于测量结到空气瞬态电压的测试系统；

步骤30：利用所述测试系统测得瞬态电压参数，并根据测得的K系数得到器件的瞬态结温响应；

步骤40：对瞬态结温进行等效数学变换，获得时间常数谱；

步骤50：对时间常数谱进行分析，提取表征固晶层散热性能的特征参数。

2.根据权利要求1所述的一种无冷板的大功率LED器件固晶层散热性能快速评估方法，其特征在于：所述步骤20包括：

步骤201：提供恒流模块、高速开关模块、静止空气箱、数据采集模块和计算机；

步骤202：以计算机为中心，分别连接并控制恒流模块、高速开关模块和数据采集模块；恒流模块接收计算机控制信号，其输出到大功率LED器件的加热电流或者测试电流，受到与之相连的高速开关模组控制；高速开关模组的状态由计算机决定；数据采集模块输入端连接大功率LED器件，采集器件两端的电压信号，并将结果输出至计算机；大功率LED器件置于静止空气箱中。

3.根据权利要求2所述的一种无冷板的大功率LED器件固晶层散热性能快速评估方法，其特征在于：所述步骤30包括：

步骤301：计算机控制恒流模块和高速开关模块向大功率LED器件输出加热电流，达到热平衡后，控制恒流模块和高速开关模块切换至测试电流，同时控制数据采集模块对大功率LED器件进行一段时间内的电压参数采集；

步骤302：根据测得的K系数和电压参数V_j(t)，根据公式得到器件的瞬态结温响应ΔT_j(t)：

ΔT_j(t)＝K·[V_j(t)-V_j(∞)]

其中，V_j(∞)为切换至测试电流热平衡后的电压值。

4.根据权利要求3所述的一种无冷板的大功率LED器件固晶层散热性能快速评估方法，其特征在于：所述步骤40包括：

步骤401：瞬态结温响应ΔT_j(t)可进一步表述为：

$\mathrm{\Δ}{T}_j\left(t\right)=P_{\mathrm{th}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i[1-\exp (-t/{\mathrm{\τ}}_i)]$

其中：P_th为热耗散功率。τ_i＝R_i*C_i，为时间常数；R_i和C_i为热传导路径上每层结构的热阻和热容；

步骤402：将瞬态结温响应ΔT_j(t)关于时间常数τ的离散谱连续化，并将时间t和时间常数τ对数化：

$\mathrm{\Δ}{T}_j\left(z\right)=P_{\mathrm{th}}\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}R\left(\mathrm{\ξ}\right)\{1-\exp [-\exp (z-\mathrm{\ξ})\left]\right\}\mathrm{d\ξ}$

步骤403：将上述等式两边取微分：

$\frac{d\left(\mathrm{\Δ}{T}_j\left(z\right)\right)}{\mathrm{dz}}=P_{\mathrm{th}}\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}R\left(\mathrm{\ξ}\right)\exp [z-\mathrm{\ξ}-\exp (z-\mathrm{\ξ})]\mathrm{d\ξ}=R\left(z\right)\⊗W\left(z\right)$

其中：W(z)＝exp(z-exp(z))

步骤404：基于贝叶斯反卷积方法，可以得到时间常数谱RN为：

$R_k^{(n+1)}=R_k^{\left(n\right)}\·\frac{1}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{W}_{\mathrm{jk}}}\·\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\frac{W_{\mathrm{jk}}\·d\left(\mathrm{\Δ}{T}_j\left(z\right)\right)}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{W}_{\mathrm{ji}}\·R_i^{\left(n\right)}}$

其中n为迭代次数，R_k为时间常数谱对应的向量，W_jk＝exp(z_j-ξ_k-exp(z_j-ξ_k))。

5.根据权利要求1所述的一种无冷板的大功率LED器件固晶层散热性能快速评估方法，其特征在于：时间常数谱中固晶层对应的峰值为第二峰值，从第二峰值中提取峰值幅值R₂，将固晶层的峰值幅值R₂与设定的阈值进行比较，利用它们的差异性实现固晶层的散热性能评估；阈值通过以下方法进行设定：A、正常LED器件测试得到的固晶层的峰值幅值；B、同型号的批次LED器件测得的固晶层幅值通过3σ准则确定。