Led模組與燈具的熱匹配檢測方法和裝配方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種LED模組與燈具的熱匹配檢測方法，包括：測量LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度Tr_max以及最大熱功率Pmax；在燈具的待安裝LED模組的位置處安裝標準熱源，測量燈具在不同的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti；以及當在與Pmax相對應(yīng)的標準熱源功率P下所測得的燈具溫度Ti不超過Tr_max時，表明LED模組與燈具能夠熱匹配。這種方法簡單易行，不需要花費大量的時間，并且結(jié)果準確可靠。本發(fā)明還提供了一種LED照明裝置的裝配方法。
【專利說明】LED模組與燈具的熱匹配檢測方法和裝配方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體照明【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種LED模組與燈具的熱匹配檢測方法，以及一種用于LED照明裝置的裝配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明裝置已經(jīng)越來越多地被用在各種照明應(yīng)用中。為了便于大批量生產(chǎn)制造LED照明裝置，模組化設(shè)計是一個重要發(fā)展趨勢。采用模組化設(shè)計的LED照明裝置主要包括LED模組和燈具。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，LED模組和燈具通常由不同的制造商生產(chǎn)，然后再進行裝配，組成相應(yīng)的LED照明裝置。
[0003]在LED照明裝置的裝配中，LED模組和燈具之間是否匹配、兼容以及各零部件之間的可互換性是一項重要的指標。其中，LED模組和燈具之間的匹配涉及到光學、機械、電氣和熱學方面的配合。尤其是，由于安裝在LED模組上的LED需要在一定的溫度下才能正常工作，因此LED模組的散熱是否良好是決定LED壽命以及LED照明裝置能否正常使用的一項重要因素。因此，LED模組和燈具之間的熱匹配顯得尤為重要。
[0004]目前，例如在北美照明工程協(xié)會制訂的IES LM-79-08檢測標準中，通過對整個LED照明裝置進行測試來對照明裝置的壽命進行評估。這一測試方法需要花費大量的時間，一般至少需要6000小時。同時，它需要對LED照明裝置進行整體測試，即對已經(jīng)裝配在一起的LED模組和燈具這一整體進行測試。然而在對采用模組化設(shè)計的LED照明裝置進行測試時，由于LED模組和燈具是由不同制造商生產(chǎn)，使得在LED照明裝置實際裝配使用之前，LED模組和與之相配的燈具以及二者工作的外部環(huán)境溫度都無法預(yù)知。因此，無法采用上述方法來在裝配前對采用模組化設(shè)計的LED照明裝置進行熱匹配檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種LED模組與燈具的熱匹配檢測方法，其能夠在裝配之前對采用模組化設(shè)計的LED照明裝置進行熱匹配檢測。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種LED模組與燈具的熱匹配檢測方法，包括:測量LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度Tunax以及最大熱功率Pmax ;在燈具的待安裝LED模組的位置處安裝標準熱源，測量燈具在不同的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti ;以及當在與Ρ_相對應(yīng)的標準熱源功率P下所測得的燈具溫度Ti不超過Tuiiax時，表明LED模組與燈具能夠熱匹配。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，在燈具的測試步驟中利用一標準熱源來代替LED模組。由此，可以得到燈具在標準熱源的不同熱功率下的溫度。這樣，在LED模組的最大熱功率Pniax和標準熱源的功率P相匹配相一致的情況下，通過比較LED模組的最大容許溫度Tunax和燈具溫度Ti即可得到LED模組與燈具的熱匹配性。通過這種方式，可以在不同的地點、例如LED模組的生產(chǎn)地和燈具的生產(chǎn)地分別對LED模組和燈具進行測試，之后在一檢測地利用測試數(shù)據(jù)就能非常方便地得到LED模組與燈具的熱匹配性。這種方法簡單易行，不需要花費大量的時間，并且結(jié)果準確可靠。
[0008]在一個實施例中，最大容許溫度Tunax在LED模組的與燈具相接觸的表面的中心點處測得，燈具溫度Ti在燈具的與LED模組相接觸的表面的中心點處測得。這樣，可以比較方便地測量得到最大容許溫度T, _和燈具溫度1\。在本文中，用語“中心點”指幾何中心，但也包括以幾何中心為基準的一定范圍。
[0009]在一些情況下，LED模組的最大熱功率Pmax也許無法方便地獲得。因此，根據(jù)一個實施例，可以測量LED模組的在工作狀態(tài)下的電功率Pe和光功率Py并通過等式Pmx=Pe-Pl來計算P_。由此使得本發(fā)明的方法能夠更容易地進行。
[0010]在一個具體實施例中,可以利用球形分光福射系統(tǒng)來測量LED模組的電功率Pe和光功率P”其中，球形分光輻射系統(tǒng)包括LED模組安裝在其上的控溫臺、將LED模組容納于其中的積分球測量單元，以及與LED模組相連的恒流源，其中，LED模組和控溫臺的接觸面的溫度設(shè)定為I；—_。
[0011]在一個具體實施例中，標準熱源以使得標準熱源的光功率1\為零的方式安裝在燈具上。例如，所述燈具的與LED模組相接觸的表面的面積可設(shè)置成大于所述標準熱源的導熱性底板的面積。
[0012]優(yōu)選地，與Pmax對應(yīng)的標準熱源功率P為Pmax處于標準熱源功率P的一定范圍內(nèi)。例如，標準熱源功率P可設(shè)定為一系列的設(shè)定范圍，只要Pmax處于該設(shè)定范圍內(nèi)，就可以認為最大熱功率Pmax與標準熱源功率P相對應(yīng)。由此，只需要測定這些范圍內(nèi)的燈具溫度Ti,而不必對每個功率P下的燈具溫度Ti都進行測試。當然，根據(jù)具體情況的需要，了可以對每個功率P下的燈具溫度Ti都進行測試。
[0013]標準熱源可以根據(jù)需要來構(gòu)造。在一個具體實施例中，標準熱源可以包括導熱性底板、安裝在所述底板上并帶有通過所述底板形成密封的內(nèi)腔的絕熱材料，以及安裝在所述內(nèi)腔中的發(fā)熱體。由于發(fā)熱體設(shè)置在密封的內(nèi)腔中，因此其這樣可以保證標準熱源的光功率Pl為零，即Ρ-=ΡΕ。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種LED照明裝置的裝配方法，包括:第一步驟，提供多個LED模組，并且測量各個LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度I； _以及最大熱功率Pmax ;第二步驟，提供多個燈具，其中在各個燈具的待安裝LED模組的位置處安裝相應(yīng)的標準熱源，測量各個燈具在不同的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti,之后從各個燈具上拆除相應(yīng)的標準熱源；以及第三步驟，將特定燈具和特定LED模組裝配在一起以形成LED照明裝置，條件是所述特定燈具的在與所述特定LED模組的Pmax相對應(yīng)的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti小于所述特定LED模組的I； _。
[0015]優(yōu)選地，所述特定燈具是所述多個燈具中的Ti最接近于所述特定LED模組的Tunax的那個燈具。通過這種方式，可以正好找到對于特定LED模組來說最合適的那個燈具(散熱器)。因此，相關(guān)廠家就不必為該特定LED模組配置更昂貴的散熱器以將該特定LED模組控制到更低的溫度。這樣，根據(jù)本發(fā)明的這種方法能夠顯著地節(jié)約成本。
[0016]第一步驟和第二步驟可以分別在不同的地點進行，且所述第三步驟也可在不同于上述的地點進行。由此有利于實現(xiàn)現(xiàn)代化大生產(chǎn)中的分工合作的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]在下文中將基于僅為非限定性的實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED模組與燈具熱匹配檢測方法的流程圖；
[0019]圖2顯示了用來測量LED模組的電功率Pe和光功率的球形分光輻射系統(tǒng)；
[0020]圖3A和3B分別以側(cè)視圖和平面圖的形式示意性地顯示了標準熱源的結(jié)構(gòu)；
[0021]圖4顯示了燈具測試的原理圖；
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED照明裝置的裝配方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖來具體說明本發(fā)明。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的LED模組與燈具熱匹配檢測方法100的流程圖。在該方法100中，首先在步驟SllO中對LED模組進行測試，其中主要測量LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度I； _以及最大熱功率？_。在一個實施例中，該最大容許溫度L _作為LED模組的特性值由LED模組的生產(chǎn)廠商提供。
[0025]對于LED模組而言，LED芯片所能承受的結(jié)溫度以及工作狀態(tài)下結(jié)溫的高低是決定其工作壽命的重要參數(shù)。然而，LED芯片在工作狀態(tài)下的結(jié)溫并不容易準確地測量。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，測量LED模組在工作狀態(tài)下在其將與燈具相接觸的接觸面的中心點處的溫度I；。在仍能維持工作狀態(tài)下LED模組所能承受的最高溫度稱為最大容許溫度，即在本發(fā)明中，用語“接觸面的中心點”指接觸面的幾何中心以及圍繞著該幾何中心的鄰近范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，溫度I；也可以根據(jù)具體情況的需要而在LED模組的其它位置處測量。
[0026]另外，LED模組的最大熱功率Pniax滿足如下公式:
[0027]P-=Pe-Pl,
[0028]其中，Pe指LED模組的在工作狀態(tài)下的電功率，而指LED模組的在工作狀態(tài)下的光功率。
[0029]因此，在一個實施例中，通過測量LED模組的在工作狀態(tài)下的電功率Pe和光功率Pl來得到LED模組的在工作狀態(tài)下的最大熱功率Pmax。圖2顯示了用于這種實施例中的球形分光輻射系統(tǒng)50。如圖2所示，該球形分光輻射系統(tǒng)50包括控溫臺51。待測LED模組80設(shè)置在控溫臺51上，并被同樣安裝在控溫臺51上的積分球單元52所包圍。待測LED模組80還與恒流源53相連。在測試期間，待測LED模組80與控溫臺51的接觸面的溫度設(shè)定為，這可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)具體情況的需要而容易地進行。使用球形分光輻射系統(tǒng)來測量測試對象在工作狀態(tài)下的電功率和光功率是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，因此這里略去這種測量的詳細介紹。
[0030]在得到LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度I； _以及最大熱功率Pniax之后，步驟SllO結(jié)束。
[0031]接下來在步驟S120中對燈具進行測試。由于在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中燈具和LED模組通常很可能不在同一廠家中生產(chǎn)，因此在燈具制造地點可能無法得到LED模組來進行匹配。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了標準熱源60來對燈具進行測試。
[0032]圖3A和3B分別以側(cè)視圖和平面圖的形式示意性地顯示了標準熱源60的結(jié)構(gòu)。如圖所示，標準熱源60包括由導熱材料制成的底板61。在底板61的表面上安裝了由絕熱材料制成的罩62。該罩62具有內(nèi)腔63，其在罩62安裝于底板61上時被密封。在罩62的內(nèi)腔63中設(shè)置有發(fā)熱體64。在圖示實施例中，發(fā)熱體64設(shè)置在標準熱源60的幾何中心處。通常來說，可將標準熱源60的幾何中心設(shè)置成與底板61的幾何中心重合。此外，發(fā)熱體64的功率范圍選擇成與LED模組中的LED芯片的功率范圍相當。
[0033]容易理解，標準熱源可以根據(jù)具體情況而以構(gòu)造成具有不同的結(jié)構(gòu)，這均屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0034]圖4顯示了對燈具70進行測試的原理圖。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明，為了對燈具70進行測試，將標準熱源60安裝在燈具70上的待安裝LED模組的位置處。優(yōu)選地，標準熱源60的發(fā)熱體64設(shè)置成與燈具70中的待安裝LED模組的平面68上的中心重合。
[0035]另外，根據(jù)本發(fā)明，為了保證測試的準確性，可以使標準熱源60的電功率Pe全部轉(zhuǎn)化為熱功率且全部傳遞到燈具70中。也就是說，標準熱源60的光功率1\應(yīng)當控制為零。為此，標準熱源60的底板61的面積可選擇成小于燈具70中的平面68的面積。
[0036]在這種情況下，調(diào)節(jié)標準熱源60的電功率PE，使其分別為LED模組中的LED芯片的可能選擇的功率。例如，可將標準熱源60的電功率Pe分別調(diào)節(jié)為10W、20W、30W、40W、50W和60W，并且測量各功率下的燈具70中的待安裝LED模組的平面68上的中心的溫度1\。由此可以繪制標準熱源功率與燈具溫度Ti之間的關(guān)系圖或查找表。容易理解，采用已知的數(shù)學方法，可以得到任意熱功率下所對應(yīng)的燈具溫度Ti值。
[0037]在得到標準熱源功率與燈具溫度Ti之間的關(guān)系圖或查找表之后，步驟S120結(jié)束。
[0038]之后在步驟S130中進行熱匹配檢測步驟。其判斷原則是，對于具有特定Tuiiax和特定Pmax的特定LED模組而言，如果在上述關(guān)系圖中在特定燈具的對應(yīng)于該特定Pmax的標準熱源功率P下所測得的燈具溫度Ti不超過該特定I； max時，則表明該特定LED模組能夠與該特定燈具能夠熱匹配。也就是說，該特定LED模組能夠安裝到該特定燈具上，形成LED照明裝置。此時，所得到的LED照明裝置可具備很長的工作壽命。
[0039]以下通過一個例子來進一步說明該匹配檢測步驟S130。表1顯示了 LED模組m和LED模組η的根據(jù)步驟SllO所得到的測量數(shù)據(jù)，表2顯示了燈具A和燈具B的根據(jù)步驟S120所得到的測量數(shù)據(jù)。
[0040]表1
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種LED模組與燈具的熱匹配檢測方法，包括: 測量LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度I； max以及最大熱功率Pmax ； 在燈具的待安裝LED模組的位置處安裝標準熱源，測量燈具在不同的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti;以及 當在與Ρ_相對應(yīng)的標準熱源功率P下所測得的燈具溫度Ti不超過Tumx時，表明LED模組與燈具能夠熱匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述最大容許溫度Tniiax在所述LED模組的與燈具相接觸的表面的中心點處測得，所述燈具溫度Ti在所述燈具的與LED模組相接觸的表面的中心點處測得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，測量LED模組的在工作狀態(tài)下的電功率Pe和光功率I并通過等式Pmax=PE-h來計算Pmax。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，利用球形分光輻射系統(tǒng)來測量LED模組的電功率Pe和光功率Py其中所述球形分光輻射系統(tǒng)包括LED模組安裝在其上的控溫臺、將LED模組容納于其中的積分球測量單元，以及與LED模組相連的恒流源，其中LED模組和控溫臺的接觸面的溫度設(shè)定為I； _。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的方法，其特征在于，所述標準熱源安裝成使得所述標準熱源的光功率為零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其特征在于，與Pmax對應(yīng)的標準熱源功率P為Pmax處于標準熱源功率P的一定范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的方法，其特征在于，所述標準熱源包括導熱性底板、安裝在所述底板上并帶有通過所述底板形成密封的內(nèi)腔的絕熱材料，以及安裝在所述內(nèi)腔中的發(fā)熱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述燈具的與LED模組相接觸的表面的面積大于所述導熱性底板的面積。
9.一種LED照明裝置的裝配方法，包括: 第一步驟，提供多個LED模組，并且測量各個LED模組的在工作狀態(tài)下的最大容許溫度Tr_max以及最大熱功率Pmax ; 第二步驟，提供多個燈具，其中在各個燈具的待安裝LED模組的位置處安裝相應(yīng)的標準熱源，測量各個燈具在不同的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti,之后從各個燈具上拆除相應(yīng)的標準熱源； 第三步驟，將特定燈具和特定LED模組裝配在一起以形成LED照明裝置，條件是所述特定燈具的在與所述特定LED模組的Pmax相對應(yīng)的標準熱源功率P下的燈具溫度Ti小于所述特定LED模組的I； _。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一步驟和第二步驟分別在不同的地點進行，且所述第三步驟優(yōu)選地在不同于上述的地點進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述特定燈具是所述多個燈具中的Ti最接近于所述特定LED模組的Tunax的那個燈具。
【文檔編號】G01M11/00GK103792065SQ201310740532
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】賈敏, 鄭成龍, 周詳, 康鴻博, 于勇, 阮軍, 高偉 申請人:常州市武進區(qū)半導體照明應(yīng)用技術(shù)研究院