一种模组中LED热阻模拟测试方法及系统

技术领域

本发明涉及LED性能测试技术领域，尤其涉及的是一种模组中LED热阻模拟测试方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展以及能源的日益紧缺，半导体照明的研究获得了很大的进步，而半导体产品具有功耗低、使用寿命长和响应时间短等众多优势和发展潜力，已呈现逐渐取代传统照明产品的趋势。LED是半导体照明中的关键器件，由于功率越来越大，大功率LED的耗散功率会导致LED芯片PN结结温上升，从而显著地影响LED的光度、色度和电气参数，甚至可能导致器件失效。因此，在LED的整机、模组应用中，如电视模组，会优先考虑热阻小，结温低的LED。与此同时，整机模组厂商不仅仅只是关注单个LED热阻和结温测量，更关注的是在整机或者模组状态下内部灯条LED的真实热阻，以便为模组可靠性设计提供有力支撑。

传统测试LED热阻的方法为使用T3ster设备，放置LED在恒温槽内，通过调节不同温度下测试得出的电压，计算出热敏参数K系数，再升降温得出降温曲线，通过T3ster设备对降温曲线进行结构函数，再微分结构函数和积分结构函数得出LED的热阻。

但是，这种测试方法只能测试单颗LED的热阻，因为电视模组不能放到T3ster恒温槽内，同时不能快速升降温得出降温曲线，因此无法测试出在模组状态下LED的热阻。

因此，现有技术存在缺陷，有待改进与发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种模组中LED热阻模拟测试方法及系统，旨在解决现有技术中测量LED热阻时，无法测试出在模组状态下LED的热阻的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种模组中LED热阻模拟测试方法，其中，包括：

检测模组的实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度；

截取所述目标LED及所述目标LED所在的PCB板，并将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中；

将所述热阻测试设备的温度设置为与所述实际环境温度相一致，以及将所述热阻测试设备的测试电流设置为与所述实际工作电流相一致；

当热阻测试设备的温度稳定时，检测目标LED的当前焊脚温度；

当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制所述热阻测试设备测试所述目标LED的热阻。

进一步地，所述检测模组的实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度的步骤具体包括：

检测模组的实际工作电流；

对模组煲机预定时间后，检测模组中LED的实际焊脚温度，并确定实际焊脚温度最高的目标LED；

检测所述目标LED所处的实际环境温度。

进一步地，所述截取所述目标LED及所述目标LED所在的PCB板，并将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中的步骤具体包括：

按照标准尺寸范围截取目标LED及所述目标LED所在的PCB板，记录所述PCB板的尺寸参数；

将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中。

进一步地，所述当热阻测试设备的温度稳定时，检测目标LED的当前焊脚温度的步骤具体包括：

当热阻测试设备的温度稳定时，记录目标LED的当前焊脚温度；

若所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度不一致，则调整所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致。

进一步地，若所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度不一致，则调整所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致的步骤具体包括：

若所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度不一致，则判断所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度之间的大小关系；

若所述当前焊脚温度小于所述实际焊脚温度，则缩小所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致。

进一步地，若所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度不一致，则判断所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度之间的大小关系的步骤之后还包括：

若所述当前焊脚温度大于所述实际焊脚温度，则增大所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致。

进一步地，当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制所述热阻测试设备测试所述目标LED的热阻的步骤具体包括：

当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制热阻测试设备测试目标LED在最终PCB板尺寸下的K系数和降温曲线；

对降温曲线提取结构函数，进行积分结构和微分结构，并从结构函数中自动分析出所述目标LED的热阻。

进一步地，当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制所述热阻测试设备测试所述目标LED的热阻的步骤之后还包括：

测试所述目标LED的热阻后，得到所述目标LED的热阻值；

将所述目标LED的热阻值与标准热阻值范围进行对比，得到对比结果。

进一步地，测试所述目标LED的热阻后，得到所述目标LED的热阻值的步骤之后还包括：

根据实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度，利用已知的理论计算公式推算目标LED的理论热阻值；

将所述目标LED的热阻值与所述理论热阻值进行比对。

本发明还提供一种模组中LED热阻模拟测试系统，其中，包括：

电流测试仪，用于与模组连接后检测模组的实际工作电流；

温度测试仪，用于与模组中的LED所在的PCB板连接，并检测目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度；

与所述温度测试仪连接的热阻测试设备，所述热阻测试设备用于放置截取的目标LED及目标LED所在的PCB板，以及测试所述目标LED在温度为实际环境温度、电流为实际工作电流，且当前焊脚温度与实际焊脚温度相一致时的热阻。

本发明所提供的一种模组中LED热阻模拟测试方法及系统，包括：检测模组的实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度；截取所述目标LED及所述目标LED所在的PCB板，并将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中；将所述热阻测试设备的温度设置为与所述实际环境温度相一致，以及将所述热阻测试设备的测试电流设置为与所述实际工作电流相一致；当热阻测试设备的温度稳定时，检测目标LED的当前焊脚温度；当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制所述热阻测试设备测试所述目标LED的热阻。本发明利用焊脚温度、环境温度等效，使得在模组状态下实际环境温度、目标LED的实际焊脚温度与在热阻测试设备内的环境温度和焊脚温度相同，从而测试出目标LED的热阻。

附图说明

图1是本发明中模组中LED热阻模拟测试方法较佳实施例的流程图。

图2是本发明中模组中LED热阻模拟测试方法的较佳实施例中模组内LED连接示意图。

图3是本发明中模组中LED热阻模拟测试方法的较佳实施例中恒温槽内目标LED的结构示意图。

图4是本发明中模组中LED热阻模拟测试方法的较佳实施例中由K系数和冷凝曲线获得L1和L2尺寸对应瞬态温度曲线。

图5是本发明中模组中LED热阻模拟测试方法的较佳实施例中代入结构函数得到L1和L2尺寸对应的热阻。

图6是本发明中模组中LED热阻模拟测试系统的较佳实施例的功能原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前行业测量LED热阻比较通用的方法是电学参数法，使用T3ster设备，T3Ster基于先进的JEDEC‘Static Method’测试方法(JESD51-1)，通过改变电子器件的输入功率，使得器件产生温度变化，但是该设备仅能测量尺度约在30MM以内的小模块的LED热阻，无法测量整机或模组状态下的LED热阻。也就是说，目前行业内没有测试模组或整机状态下内部灯条LED的热阻测试方法，本发明采用的测试方法是基于电学参数法原理，同时利用“焊脚温度、环境温度”等效法，可真实模拟模组或者整机内部灯条LED的热阻，具备较好的科研参考价值和较高的实用价值。

请参见图1，图1是本发明中模组中LED热阻模拟测试方法的流程图。如图1所示，本发明实施例所述的模组中LED热阻模拟测试方法包括以下步骤：

S100、检测模组的实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度。

在一种实现方式中，所述步骤S100具体包括：

S110、检测模组的实际工作电流。

具体地，提供电流测试仪，将电流测试仪通过连接线连接在模组上，利用电流测试仪测试出模组的实际工作电流IF。

S120、对模组煲机预定时间后，检测模组中LED的实际焊脚温度，并确定实际焊脚温度最高的目标LED。

具体地，提供温度测试仪，将温度测试仪通过连接线连接在模组内部LED灯条上。本发明选择模组中温升最高的LED作为目标LED。一般地，在选择时，由于开发人员在生产完成模组后，会对内部的LED进行温度测试，因此，可以直接获知模组中温升最高的LED。当然地，也可以在煲机预定时间后，将温度测试仪的连接线连接在多个LED的焊脚上，从而测试多个LED的焊脚温度，再从中选取焊脚温度最高的LED作为目标LED。

温升最高的LED一般靠近电源板位置。另外，可以在煲机2小时后，测试出温升最高的目标LED的实际焊脚温度Tc1。

S130、检测所述目标LED所处的实际环境温度。

具体地，如图2所示，探头1测试目标LED41的实际焊脚温度，探头2放在目标LED41附近，测试在该模组中目标LED41所处的环境温度Ta1。

所述步骤S100之后为：S200、截取所述目标LED及所述目标LED所在的PCB板，并将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中。

在一种实现方式中，所述步骤S200具体包括：

S210、按照标准尺寸范围截取目标LED及所述目标LED所在的PCB板，记录所述PCB板的尺寸参数；

S220、将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中。

具体地，所述热阻测试设备为T3ster热阻测试仪，且其具有恒温槽。截断目标LED的PCB板，记录长度为L1，当然地，也可以记录PCB板的宽度。所述标准尺寸范围是指经验值范围，以提高截取的准确性，提高测试效率。在PCB板铜箔上挖孔焊接好导线，包括测试温升和热阻的连接线，如图3所示，将目标LED41和PCB板42放置在T3ster热阻测试仪的恒温槽31内。

所述步骤S200之后为：S300、将所述热阻测试设备的温度设置为与所述实际环境温度相一致，以及将所述热阻测试设备的测试电流设置为与所述实际工作电流相一致。

具体地，设置热阻测试设备的恒温槽的温度为Ta2，并使Ta1＝Ta2；同时，设置测试电流为IF。在温度稳定后，记录此时长度为L1的目标LED温升为Tc2。

所述步骤S300之后为：S400、当热阻测试设备的温度稳定时，检测目标LED的当前焊脚温度。

在一种实现方式中，所述步骤S400具体包括：

S410、当热阻测试设备的温度稳定时，记录目标LED的当前焊脚温度；

S420、若所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度不一致，则调整所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致。

也就是说，本发明利用“焊脚温度、环境温度”等效，通过设计相应的PCB规格，使T3ster热阻测试仪测量的目标LED的焊脚温度及环境温度，与真实模组或整机状态里的LED焊脚及环境温度相当，利用目标LED测得的热阻等效为模组或整机状态里的LED热阻。其中，被测的目标LED模块与整机/模组原始灯条LED，具有相同的环境温度、LED规格、散热材质、驱动电流及相同的焊脚温度，因此，利用目标LED的热阻等效原始整机/模组中原始灯条LED的热阻。

进一步地，所述步骤S420具体还包括：

S421、若所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度不一致，则判断所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度之间的大小关系；

S422a、若所述当前焊脚温度小于所述实际焊脚温度，则缩小所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致。

也就是说，若Tc1大于Tc2，则继续缩小PCB板的尺寸，直至Tc1＝Tc2。缩小PCB板，即，继续截断PCB板。一般地，根据经验值，首先将PCB板截取为稍大于经验值的尺寸，方便后续的裁剪，以防PCB板的尺寸过小。

进一步地，所述步骤S421之后还包括：

S422b、若所述当前焊脚温度大于所述实际焊脚温度，则增大所述PCB板的尺寸，直至所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致。

也就是说，若Tc1＜Tc2，则增大PCB板的尺寸，直至Tc1＝Tc2。增大所述PCB板尺寸的方式一般为将目标LED和PCB板替换为材质等参数相同的大尺寸的PCB板。

所述步骤S400之后为：S500、当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制所述热阻测试设备测试所述目标LED的热阻。

在一种实现方式中，所述步骤S500具体包括：

S510、当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制热阻测试设备测试目标LED在最终PCB板尺寸下的K系数和降温曲线；

S520、对降温曲线提取结构函数，进行积分结构和微分结构，并从结构函数中自动分析出所述目标LED的热阻。

也就是说，当满足Ta1＝Ta2，Tc1＝Tc2后，测试目标LED在该PCB长度(L2)下的K系数和降温曲线，再对降温曲线提取结构函数，进行积分结构和微分结构，从结构函数中自动分析出该LED的热阻，如图4和图5所示。

具体地，T3ster热阻测试仪测试LED热阻的过程为：放置样品，测试不同温度下的电压(线性曲线即为K系数)，测试降温曲线，曲线结构函数，积分和微分得出曲线，由曲线中得知不同位置的热阻。其中，K系数是指在小电流下，电压和温度呈线性关系，线性关系公式为：K＝△T/△V，Rth＝△T/P＝(K*△V)/P。降温曲线是指在小电流下，LED PN结几乎不发热，电压高；在大电流下，LED PN温度近似等于Tj。结构函数是指T3ster热阻测试仪特有的计算理论，分析结构函数，可以获得LED不同层的热阻。积分和微分曲线是指转化成的更直观的曲线图，方便确认各层的热阻。T3ster热阻测试仪测试LED热阻的过程为现有技术，在此不再赘述。

在一种实现方式中，所述步骤S500之后还包括：

S610、测试所述目标LED的热阻后，得到所述目标LED的热阻值；

S620、将所述目标LED的热阻值与标准热阻值范围进行对比，得到对比结果。

也就是说，测试出目标LED的热阻，即为模拟出在模组(如电视TV模组)状态下LED的热阻，模组是具有标准热阻值范围的，将所述目标LED的热阻值与标准热阻值范围进行对比，得到对比结果，从而确认LED热量的分布是否满足范围要求。

在进一步地实现方式中，所述步骤S500之后还包括：

S710、根据实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度，利用已知的理论计算公式推算目标LED的理论热阻值；

S720、将所述目标LED的热阻值与所述理论热阻值进行比对。

具体地，所述理论计算公式为：Rth＝(Tj-Tc)/P；

其中，Tj为温度稳定时待测LED的结温，即LED内部芯片的温度；Tc为稳定环境时的焊脚温度；P是待测LED在热传导通道上的耗散功率；Rth为待测LED P-N结到指定参考点(C点)之间的热阻。另外，Tj的值是在测试Rth过程中得出的。

本发明在32寸、43寸、50寸、55寸、65寸电视模组中按照上述方法进行测试验证，得到的LED热阻，与上述理论计算公式推算的LED热阻基本一致，因此，可通过上述测试方法，模拟出LED在电视TV模组状态中的热阻，确认设计上是否满足要求。

也就是说，传统LED热阻测试需要固定在T3ster恒温槽内，并且需要测试降温曲线，因而无法测试模组状态下LED的热阻，本发明利用“焊脚温度、环境温度”等效，通过改变LED的PCB尺寸，实现模组状态下的环境温度Ta1、LED焊脚温度Tc1和T3ster恒温槽内的环境温度Ta2、LED焊脚温度Tc2相同，模拟出模组内部灯条LED的热阻，从而确认LED的热量分布是否满足要求，设计是否规范，提高模组整机LED寿命评价方法的准确性、科学性及可靠性。

本发明还公开了一种模组中LED热阻模拟测试系统，请参阅图6，包括：

电流测试仪10，用于与模组40连接后检测模组40的实际工作电流；具体如上所述；

温度测试仪20，用于与模组40中的LED所在的PCB板连接，并检测目标LED41的实际焊脚温度以及目标LED41所处的实际环境温度；具体如上所述；

与所述温度测试仪20连接的热阻测试设备30，所述热阻测试设备30用于放置截取的目标LED41及目标LED41所在的PCB板，以及测试所述目标LED41在温度为实际环境温度、电流为实际工作电流，且当前焊脚温度与实际焊脚温度相一致时的热阻；具体如上所述。

综上所述，本发明公开的一种模组中LED热阻模拟测试方法及系统，包括：检测模组的实际工作电流、目标LED的实际焊脚温度以及目标LED所处的实际环境温度；截取所述目标LED及所述目标LED所在的PCB板，并将所述目标LED和PCB板放入热阻测试设备中；将所述热阻测试设备的温度设置为与所述实际环境温度相一致，以及将所述热阻测试设备的测试电流设置为与所述实际工作电流相一致；当热阻测试设备的温度稳定时，检测目标LED的当前焊脚温度；当所述当前焊脚温度与所述实际焊脚温度相一致时，控制所述热阻测试设备测试所述目标LED的热阻。本发明利用焊脚温度、环境温度等效，使得在模组状态下实际环境温度、目标LED的实际焊脚温度与在热阻测试设备内的环境温度和焊脚温度相同，从而测试出目标LED的热阻。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。