LED 光電熱綜合分析系統(tǒng)——2016神燈獎(jiǎng)申報(bào)技術(shù)

項(xiàng)目名稱：

LED 光電熱綜合分析系統(tǒng)

申報(bào)單位：

上海力茲照明電氣有限公司

綜合介紹或申報(bào)理由：

LEDT光電熱綜合分析系統(tǒng)，包含兩個(gè)主要功能； LED照明器具內(nèi)LED結(jié)溫測(cè)試和LED光-電-熱 綜合測(cè)量，是由力茲照明獨(dú)立研發(fā)制造，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，采用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，攻克了大量的技術(shù)難題，首創(chuàng)的測(cè)試LED照明器具內(nèi)LED結(jié)溫的方法，獲得國(guó)家發(fā)明專利申請(qǐng)和實(shí)用新型專利等多項(xiàng)專利。 此方法滿足國(guó)際JEDEC JESD 51-1、IES LM-85-14、國(guó)標(biāo)GB/T4023-1997、QB/T 4057-2010普通照明用發(fā)光二極管性能要求、國(guó)家照明電器質(zhì)檢中心技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的CALT 001-2014 LED燈具內(nèi)LED結(jié)溫的測(cè)量方法等國(guó)際和我國(guó)最新制定的標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)的模塊化和高集成度保證了測(cè)試的高可靠性和重復(fù)性，適合于LED顆粒、模組（COB）、光引擎光、色、熱、電綜合性能測(cè)試，一體化燈、燈具產(chǎn)品的結(jié)溫測(cè)試。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)儀器技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合，可以在計(jì)算機(jī)模式下進(jìn)行各種測(cè)試并進(jìn)行數(shù)據(jù)圖形分析、存儲(chǔ)及報(bào)告打印。 LEDT系列300B型LED照明器具內(nèi)LED結(jié)溫測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量方法是使用電壓法，利用LED半導(dǎo)體材料由于正向電壓與溫度的關(guān)系接近線特性，在燈具中的LED被自帶驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)燃之后，在溫度變化直到熱穩(wěn)定過(guò)程中，連續(xù)監(jiān)測(cè)被測(cè)LED樣品P-N結(jié)電壓變化，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集和換算，通過(guò)電腦顯示屏直觀地把測(cè)試過(guò)程中的結(jié)溫變化過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)。用這種準(zhǔn)確、直觀的直接測(cè)試方法替代傳統(tǒng)的熱電偶和紅外熱成像儀的間接測(cè)量方法，為L(zhǎng)ED燈具的熱管理提供了非常實(shí)用、有效、直觀的工具。 LEDT系列400A型 LED光-電-熱 綜合測(cè)量系統(tǒng)與LEDT-300B組合運(yùn)行，對(duì)LED器件多項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定或動(dòng)態(tài)“掃描”顯示，其包括結(jié)溫Tj，基板溫度Tc，基座溫度Th，器件穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)的Vf、If、熱功率PH、輻射光功率Popt、光通Φe、光效ηe 等等，并可以給出參考熱阻Rth。由于LED的光學(xué)特性及其對(duì)結(jié)點(diǎn)溫度的強(qiáng)相關(guān)性，《LM85》標(biāo)準(zhǔn)中描述瞬態(tài)測(cè)量和穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法的不同要求，穩(wěn)態(tài)測(cè)量法要求把工作中的LED設(shè)置在一個(gè)預(yù)先確定的結(jié)溫下，描述LED的參數(shù)，LED光源工作一段時(shí)間進(jìn)入熱穩(wěn)定后，芯片結(jié)溫不再變化、光強(qiáng)不再變化時(shí)，測(cè)出光-色-電-熱各個(gè)參數(shù)。它反映LED實(shí)際工作時(shí)的LED綜合特性，穩(wěn)態(tài)測(cè)量的結(jié)果還包括系統(tǒng)傳熱、散熱的溫度變化狀態(tài)，是目前模擬光源器件和整體燈具真實(shí)工作狀態(tài)最有效的工具。

主要技術(shù)參數(shù)：

A，定標(biāo)功能參數(shù):

電流: 1.0mA 、5.0mA（10mA、20mA可定制）小于±0.2%

電壓: 小于350v

溫度: 室溫 - 150℃

溫控方式: 階梯升溫式定標(biāo)法 / 三點(diǎn)快速定標(biāo)法/降溫式定標(biāo)法

K系數(shù)值溫差: ±0.5℃

B，結(jié)溫測(cè)量參數(shù):

讀數(shù)點(diǎn)偏差: 小于120us

采樣脈沖寬度: 小于5ms

結(jié)溫測(cè)量誤差: Tj ±1℃ (單粒LED)

C，驅(qū)動(dòng)方式:

驅(qū)動(dòng)器: 燈具自帶驅(qū)動(dòng)器或其他直流電源

LED回路電流:  小于10a   定制

LED電壓范圍:  小于500 V    ( 1000 V max )

D，溫控范圍：

器件功率 0.5W~100W

Tc點(diǎn)溫度： 55~120℃

與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品或同類技術(shù)的比較情況：

LEDT光電熱綜合分析系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外獨(dú)創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)品，把電壓參數(shù)法原理應(yīng)用于整燈結(jié)溫測(cè)試，使用專利技術(shù)非常有效、方便的實(shí)現(xiàn)恒定器件結(jié)溫Tj條件下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)測(cè)量光-色-熱-電參數(shù)同步測(cè)試，在行業(yè)內(nèi)具有技術(shù)領(lǐng)先地位。

經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析：

LED?結(jié)溫是影響各項(xiàng)性能指標(biāo)的主要因素，結(jié)溫較高是引起光衰和縮短使用壽命的關(guān)鍵因素，而這些參數(shù)對(duì)普通照明而言都是極其重要的照明質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)LED結(jié)溫的測(cè)量和控制，是LED進(jìn)入照明領(lǐng)域不可缺少的重要步驟。要改善LED的溫度特性，首先要解決結(jié)溫的有效、準(zhǔn)確和便捷的測(cè)量，通過(guò)測(cè)量在一定溫度條件下或者在規(guī)定的使用環(huán)境條件下的LED結(jié)溫，這不僅能客觀地評(píng)價(jià)其散熱設(shè)計(jì)是否合理，而且可優(yōu)化設(shè)計(jì)、改善制造工藝和提高生產(chǎn)效率，取得預(yù)期壽命都有非常的實(shí)際意義。

技術(shù)及工藝創(chuàng)新要點(diǎn)：

LED光電熱綜合分析系統(tǒng)，其中LEDT-300B，把電壓參數(shù)法原理應(yīng)用于LED燈具結(jié)溫測(cè)量，該原理是由電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)電子工程設(shè)計(jì)發(fā)展聯(lián)合會(huì)議發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，是唯一由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量半導(dǎo)體結(jié)溫的方法。而LEDT-400A把控制被測(cè)LED結(jié)溫的技術(shù)加入到系統(tǒng)中，達(dá)成了滿足于IES LM-85-14在控制結(jié)溫條件下的光-色-電-熱參數(shù)測(cè)試的要求。

LEDT300B和LEDT400A為模塊化系統(tǒng)，分別單獨(dú)使用時(shí)可以用于LED整燈結(jié)溫測(cè)試和IES LM-80測(cè)試使用。

自2009年開(kāi)始上海力茲照明，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的原理、方法和要求，創(chuàng)新研發(fā)和制造了LEDT光電熱綜合分析系統(tǒng)，能夠直接測(cè)試LED燈具內(nèi)LED結(jié)溫，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反映LED燈具內(nèi)LED工作結(jié)溫，破解了一直困擾業(yè)界的LED燈具內(nèi)LED結(jié)溫?zé)o法測(cè)試的難題。創(chuàng)新研發(fā)的LEDT-400A測(cè)量系統(tǒng)為LED行業(yè)提供一項(xiàng)新裝備，通過(guò)高效的散熱-恒溫控制系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)IES LM85-14標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的恒定器件結(jié)溫Tj條件下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)測(cè)量光-色-熱-電參數(shù)的功能，為LED行業(yè)提供了高效、準(zhǔn)確的分析手段。

主要特點(diǎn)如下：

1，對(duì)LED整燈結(jié)溫測(cè)量，用燈具自帶驅(qū)動(dòng)器點(diǎn)燈，在實(shí)際使用狀態(tài)下測(cè)試，測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果能直接反映應(yīng)用狀態(tài)；

2，適應(yīng)大部分驅(qū)動(dòng)形式，包括用于AC HV-LED的驅(qū)動(dòng)；

3，測(cè)試范圍大，首創(chuàng)對(duì)高電壓、大電流的燈具，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量；

4，從冷態(tài)到熱穩(wěn)定整個(gè)過(guò)程連續(xù)測(cè)試結(jié)溫，通過(guò)電腦屏幕使結(jié)溫可見(jiàn)。能觀察 LED 結(jié)溫實(shí)時(shí)變化，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝制造提供幫助。

5，通過(guò)精確控制，使被測(cè)Tj-Tc-Th參數(shù)恒溫測(cè)量。對(duì)LED器件的Tj-Tc-Th-Ta及注入電流I、光色參數(shù)(Popt \ Lm \ Ra…)等多項(xiàng)進(jìn)行同步顯示。

6，安裝臺(tái)水平放置，器件裝夾方便、快速；使用氣體消散LED發(fā)熱功率，可測(cè)LED 功率范圍大，從 0.5W到100W之間 。

實(shí)際運(yùn)用案例和用戶評(píng)價(jià)意見(jiàn)：

燈絲燈把LED 燈條密閉在充有氣體的玻璃球泡內(nèi)，僅有正負(fù)極兩根導(dǎo)線引出密封玻殼外與驅(qū)動(dòng)電源相連。通常LED結(jié)溫測(cè)量或計(jì)算方法中常用有管腳測(cè)溫法、熱成像法、電壓法等。顯然，因?yàn)楹茈y把熱電偶放入到密閉的玻璃球泡內(nèi)燈條上，而不能使用管腳測(cè)溫法測(cè)溫推算出結(jié)溫；熱成像法因紅外光無(wú)法透過(guò)玻璃外殼,探測(cè)到LED燈條表面的溫度,也不能使用；用以電壓法為測(cè)試原理的LEDT-300B型整燈熱管理分析系統(tǒng)，根據(jù)LED正向電壓隨溫度變化的原理，在LED燈絲燈（燈具）正常工作使用過(guò)程中測(cè)量其結(jié)溫，LEDT-300B 輸出實(shí)時(shí)、連續(xù)結(jié)溫曲線的特點(diǎn)，利用整燈結(jié)溫測(cè)量方法和結(jié)果指導(dǎo)優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)，分析殼內(nèi)氣體對(duì)降低結(jié)溫的貢獻(xiàn)、氣體的成分、配比、壓力等對(duì)散熱的效果的影響；通過(guò)玻殼排氣管改變氣體的成分、配比和壓力，測(cè)量中的結(jié)溫曲線變化可快速、直觀地反映出試驗(yàn)效果，這對(duì)新產(chǎn)品研發(fā)具有促進(jìn)和幫助作用，可以在最短的時(shí)間內(nèi)快速評(píng)估設(shè)計(jì)改變對(duì)改善降低結(jié)溫的效果。把結(jié)溫測(cè)量的概念引入到工藝、制造、品質(zhì)管控中。例如，在制造過(guò)程的重要質(zhì)量控制點(diǎn)，如充氣是否正常、是否存在漏氣，等等，進(jìn)行在線檢測(cè)，保證工藝流程得到貫徹，提高流入裝配線的半成品合格率。

LEDT-400A型LED光-電-熱 綜合測(cè)量系統(tǒng)則可以在器件應(yīng)用中發(fā)揮作用，向用戶提供產(chǎn)品的測(cè)量數(shù)據(jù)手冊(cè)，指導(dǎo)合理選用，正確使用。在不同溫度環(huán)境中和不同驅(qū)動(dòng)電流下測(cè)試，確定Tj-Tc 的溫差關(guān)系，確定Tc 點(diǎn)位置(COB)，給出參考熱阻Rth，可以使用戶依據(jù)成本、使用環(huán)境、預(yù)期壽命范圍、散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等條件合理選擇光源功率密度，可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，減少風(fēng)險(xiǎn)，降低成本，并且可以依據(jù)供應(yīng)廠商使用范圍資料，推算產(chǎn)品壽命設(shè)計(jì)的合理性。

獲獎(jiǎng)、專利情況：

2013年獲得發(fā)明專利：一種燈具內(nèi)LED正向電壓與結(jié)溫的關(guān)系曲線的測(cè)量方法

專利號(hào)：201010119389.3

2014年4月申請(qǐng)發(fā)明專利：一種低成本、高精度LED結(jié)點(diǎn)溫度測(cè)量?jī)x器

專利號(hào)：201410127408.5

實(shí)用新型專利：一種低成本、高精度LED結(jié)點(diǎn)溫度測(cè)量?jī)x器

專利號(hào)：20142015159.6

2016年申請(qǐng)實(shí)用性專利：LED器件恒溫裝置

專利號(hào)：201620110807.5

申報(bào)單位介紹：

上海力茲照明電氣公司成立于2006年，是一家以專注于照明專用測(cè)試儀器、試驗(yàn)裝備等，集科研/制造/服務(wù)為一體的科技型企業(yè)，先后獲得了上海市政府相關(guān)部門(mén)頒發(fā)的軟件產(chǎn)品登記證書(shū)、科技企業(yè)資質(zhì)證書(shū)、科技經(jīng)營(yíng)證書(shū)等。力茲一直致力于以不斷創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)高品質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)于客戶，把不斷推動(dòng)中國(guó)高端產(chǎn)品的發(fā)展作為力茲照明的核心價(jià)值觀，多年來(lái)與照明行業(yè)的國(guó)內(nèi)外知名廠商、檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、科研院所有廣泛和深度的合作。經(jīng)過(guò)公司員工多年的不懈努力，已可向用戶提供多種擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)照明產(chǎn)品的性能和安全檢測(cè)，應(yīng)用于工廠的產(chǎn)品研發(fā)、品質(zhì)保證、出入庫(kù)檢驗(yàn)等場(chǎng)合。力茲研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品大部分為技術(shù)含量高，具有前瞻性，國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，行業(yè)內(nèi)獨(dú)有的，擁有一批發(fā)明專利，實(shí)用新型專利和外觀專利發(fā)明。

產(chǎn)品圖片：