虽然LED封装的散热到现在仍是还未解决的问题,但是国内外许多科研机构或厂家已经做了很全面的分析与设计,并取得了一些试验产品。总体来看LED将会越来越受关注,而其发展为新型能源只是时间的问题。

1.3 温度测试技术的发展

温度是物体冷热程度及内部分子无规则热运动程度的物理量,是国际单位制中七个基本物理量之一。温度一般靠感官来判断其大小,而若要测量它,一般会把它转换为其他物理量来方便表示。这样的方法有很多,如热敏电阻会在温度变化时阻值发生变化,可将温度转换成电阻;热电偶闭合回路会在两端温度不同时产生热电势,可将温度转换成电压;石英晶体的固有频率会随着温度的变化而发生变化,则将温度的测量转换成频率的测量;也有一些物质会把热能转换为辐射电磁波,或者一些集成器件在一定温度下会输出一定的电流等等。

总体来说温度测试分为接触式测温和非接触式测温两种。对于接触式测温方面除了传统的热电偶、热电阻,人们研发了新的工艺,比如近几年来的陶瓷薄膜技术,克服了传统热电偶的一些冶金和催化效应等缺点,多用于高温测量领域。而且在传感器材料方面也有了较大进展,比如新型的金属陶瓷具有耐腐蚀高温及抗冲击等优点,更可用于极高温环境下的某些金属溶液的测量。在非接触测温方面也出现了许多测温仪器,可更加精准、方便的进行温度测量。而且非接触测量拥有非常广的适用范围,在未来的应用会越来越频繁,温度测量正向着精度高、响应快及智能化等方向发展。

1.4  本课程设计的主要内容

   本课题以大功率LED灯具为研究对象,对灯具的温度分布进行测试、分析。针对某型LED灯芯产品的结构特点,设计一套测量其温度分布的系统,并完成适当的测试实验,对所设计的测试系统进行适当评估。主要工作有:①完成大功率LED灯芯的温度分布测试系统总体方案设计,给出系统结构原理图;②设计、制作测温头(传感器);③设计信号调理电路,给出电路原理图及PCB图;④组建试验系统,进行适当的测试实验,给出实验报告

   主要技术指标有:测温头直径宜不大于1mm,对温度场的扰动尽可能小;温度测量的标准不确定度不大于1℃。

2 LED温度测试系统的结构原理

2.1系统总体方案

   本课题主要使用自制热电偶测量大功率LED灯芯的温度,并建立一个温度测量的系统,该系统主要包括信号获取、信号调理以及信号输出三部分。首要任务是设计一个热电偶温度传感器,不同类型的热电偶有不同的测温范围,根据待测LED灯具温度大致在几十到一百多度的范围内,并且结合各种热电偶的分度表数据来看,最终选取T型的热电偶,本设计中用了铜-康铜热电偶。

   保持冷端温度不变,热电偶测温端会产生热电势U,测温端温度T与热电势U呈现的曲线在合理温度范围内可大致看为线性的,即U=kT,其中k为系数。为了防止测量过程中出现交流扰动,在热电势输出处添加一个电容进行过滤,之后再经过放大输出。在将热电偶标定好以后,可根据标定的数据最其进行修正。此外,由于实际操作过程中冷端温度很难保持不变,且一般与室温差不多,因此硬件部分也包含了冷端补偿部分,采用在电路中随温度变化产生相应的补偿电压,将此电压加入到热电偶冷端,以实现冷端补偿。

   当电路设计好后,选取相应的器件焊接到电路板上,调试一下电路确保元件焊接正确并且接触良好后通电调试,待调试好后,对制作好的铜-康铜热电偶标定,标定好后搭建实验装置,固定LED灯具与传感器,做LED灯芯不同测量点的温度实验,对实验数据进行处理,分析出LED灯芯的温度分布情况。

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