大功率LED灯芯温度场测试研究

摘要

LED照明灯芯的热问题关系到LED灯具的光、电性能，是大功率LED灯具的核心问题之一。若LED灯芯散热不当，导致灯芯局部过热，轻则极大降低LED灯具寿命、重则损坏。
　　本文提出一套适宜大功率LED灯芯温度场测试的测温方法，设计并组建了相应的LED灯芯温度场测试系统，对LED灯芯温度场进行分析、评估。
　　根据某型LED灯芯产品的结构特点，采用红外热成像法与热电偶测温相结合的方案来测量LED灯芯温度场，先用红外热像仪测量获得灯芯温度场的红外热像图，然后据此选定合适的LED灯芯测温点，选用T型热电偶作为接触式测温传感器，较精确的测量选定点的温度变化情况。
　　采用了热镀锡膜焊法制作T型微热电偶，相比于其他焊接法，该方法简单易行，测头呈针形，大大减小了测头体积。对该热电偶进行标定分析，结果表明，该热电偶准确度高，稳定性良好，达到了预期的设计要求。
　　设计了三组低通滤波器，基于AD590M的冷端补偿电路以及三运放式仪器仪表放大电路，以实现热电势信号的除噪、冷端补偿及放大;设计了基于MSP430F149单片机的单片机测量系统，以实现信号的测量、线性化处理、温度显示以及记录保存。由此组建了一套热电偶测温系统，并对该系统进行调试、校正、验证，验证结果表明:测温系统工作正常，达到了预期的测温效果。
　　最后，应用热电偶测温系统对选定的测温点进行温度测量，对灯芯温度场进行分析、评估，结果表明:该型号的LED灯芯在其散热性能方面还是有一定的改善空间。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 LED照明发展的背景

1．2 LED灯具的优势及问题

1．3 国内外LED热问题研究概况

1．4 本文研究内容与内容安排

2 测温方案设计

2．1 测温目标及任务

2．2 温度传感器分析

2．3 测温方案的设计

2．4 热电偶型号选择

2．5 本章小结

3 系统总体设计

3．1 热电偶的制作设计

3．2 测温硬件总体设计

3．2．1 信号调理电路

3．2．2 测量显示电路

3．3 测温软件总体设计

3．4 本章小结

4 红外热像仪测温及热像图分析

4．1 红外热像仪测温

4．2 红外热像图分析

4．3 测温点选择

4．4 本章小结

5 热电偶制作及标定

5．1 热电偶制作

5．1．1 制作方法选择

5．1．2 热电偶的制作

5．2 热电偶标定

5．2．1 标定方法选择

5．2．2 标定系统设计

5．2．3 标定结果分析

5．3 本章小结

6 测温系统设计实现

6．1 测温系统硬件设计

6．1．1 滤波电路设计

6．1．2 冷端补偿设计

6．1．3 放大电路设计

6．1．4 供电电路设计

6．1．5 单片机型号选择

6．1．6 单片机最小系统设计

6．1．7 A／D采样电路

6．1．8 数字显示电路

6．1．9 串口通讯电路

6．1．10 单片机接口定义

6．1．11 硬件电路设计结果

6．2 测温系统软件设计

6．2．1 系统初始化

6．2．2 A／D转换模块

6．2．3 数据处理模块

6．2．4 数字显示模块

6．2．5 串口通讯模块

6．3 系统调试与校正

6．4 本章小结

7 LED灯芯测温实验及结果分析

7．1 测温实验装置

7．2 灯芯温升过程记录

7．3 测量选定点温度

7．4 测量误差分析

7．4．1 测量误差因素

7．4．2 减小误差措施

7．4．3 导热误差修正

7．5 测量结果分析

7．6 本章小结

8 总结与展望

8．1 本文的研究成果

8．2 本文的改进与技术展望

致谢

参考文献

附录