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測試結果與分析討論2.1熱模擬計算結果采用Ansys模擬分析了被測筒燈的熱分布，所用的計算條件為:按80%的熱轉化率施加熱功率.即施加于36顆5630SMI)芯片上的總功率為11.0W,模擬計算得到的筒燈溫度分布如圖3所示。明顯可見，采用碗形結構的散熱形式，熱流只能從散熱碗的中心向四周錚出，因此，基板中部的芯片溢度最高，而邊緣芯片的溫度較低。在筒燈的At板上選取三點，如圖4所示.邊緣點1位于從板與螺絲連接處，引腳點2為一個內圈燈珠的芯片管腳處，引腳點3為，!，問圈某燈珠的管腳處。分別在熱像儀圖像上找到相對應的三點.得到其溫度;再在ANSYS模擬分析圖上找到該點，得到1l溫度;通過KI'1.熱電偶實際測址其管腳溫度。將K型熱電偶、F!。:ke紅外熱像儀和ANSYS熱模擬分析結果所得各點的溫度值列于表1,從表1中可以看到，實驗所選用的三點，通過三種不同方法所得的溫度相差小于2℃。實驗測的溫度的誤差均小于5％，ANSYS熱模擬計算所得溫度與實際溫度誤差也小于5％。采用ANSYS熱模擬計算所得的溫度較同一實驗測量點的溫度低，這是因為空氣對流換熱在理想情況下要比實際情況下均勻，故理想對流換熱系數要高于實際對流換熱系數，因此其溫度值偏小。熱像儀測溫法獲得的溫度值偏大，這是由于鋁基板層表面與引腳焊料的反射率不同所致。取反射率的均值為0．95，也會影響到實際測量點的溫度值，且引腳上焊料的反射率也可能會小于0．95。2．3管腳溫度法實驗表明，LED芯片的管腳溫度0與LED正向結電壓呈現出線性關系，如圖5所示。又因為LED的結溫0，與正向電壓也呈現線性關系，因此，通過測量管腳溫度和芯片耗散的熱功率以及熱阻系數就可以確定結溫。這就是管腳溫度法測量結溫的基本原理。管腳溫度0和LED芯片結溫0系可由下式算出：Oj—=(，r×一ight)×R0，一式中：0為LED芯片結溫；0為管腳溫度；助正向電流；為正向電壓；％為發(fā)光功率；R為熱阻。且0一0與滿足線性關系，因此結溫的大小主要與熱m和輸入LED芯片的總功率=(×)相關。另外，發(fā)光功率m的變化對結溫的影響是次要的，因為，在功率項中尸』可以認為是小量，而它的變化是二階小量，可以忽略。因此采用管腳溫度娃蝶法測量結溫的換算公式如下：，=+(，一×PD)(1)式中：0溈管腳溫度；0，為芯片結溫；P。為LED芯片耗散的熱功率；R為從芯片到管腳的熱阻，可以由廠家給出，或者由實驗確定。2．4用管腳溫度法測量結溫本實驗所用的筒燈芯片為5630芯片，其尺寸為5．6mm×3．0mm×0．7mm，封裝結構模型如圖6所示，實驗條件不變。采用與筒燈發(fā)光模組中相同型號的5630芯片進行實驗，獲得正向電壓與結溫的對應關系，并對每個測量點均進行計算，然后取平均值，算得月為27．2℃，，與廠家所給的27℃相差小于1％。故取為27％／W，管腳溫度法的測量誤差也來源于封裝熱阻的測量。已知5630芯片總功率為0．4W，根據經驗可假設芯片的熱損失為80％，則可知芯片熱耗散功率P為0．32W。實驗中仍通過紅外熱像和K型熱電偶測量5630燈珠引腳溫度。待5630芯片正常工作1hA，測出某部位芯片的引腳溫度為57_3℃，則按公式(1)可算出．57·3+27×0·3265·64。C2．5分析與討論為了驗證這種方法的準確性，用三維制圖軟件UG建立5630燈珠模型。室溫溫度為25℃，正常室內情況下對流換熱情況下，采用ANSYS對其進行模擬熱分析，結果如圖7所示。從圖7中可以看到，此時引腳溫度為57．024℃，芯片結溫最大為65．611cjC。將熱模擬分析結果65．611℃與公式所得結果65．640℃相對比，誤差小于2％，此時為27．1℃，w。改變室溫為35℃時，通過熱電偶及熱像儀可測得燈珠引腳溫度約為67℃，依公式1可算出芯片的結溫為0=67+27×0．32=75．34。C。此時芯片結溫最大為75．6ll℃，與公式(1)計算所得結果75．340℃相比，誤差也小于2％，此時為26．9％／W。將兩次分析結果進行對比，可發(fā)現不同的環(huán)境溫度下，月的誤差均小于2％，因此管腳溫度法與熱模擬所得結果的誤差小于2％，證明環(huán)境溫度對月的影響不大。改變吸頂燈的散熱能力，即燈珠組裝版的結構不變，換用其他外部散熱結構，即相當于增大其換熱能力，則其熱模擬結果如圖9所示。0]=82．583℃，0s=73．952oC，則0廠0=8．63℃，此時月為27．3℃／W與理論值的誤差也在2％以內，證明在改變外部換熱條件的情況下，依然不會改變，同時管腳溫度法依然適用。
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