基于混合法的LED燈具結(jié)溫表征及快速壽命預(yù)測(cè)研究.pdf

1、LED因其節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)勢(shì)得到了世界各國(guó)政府的大力支持，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家甚至將其作為一種戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展。LED照明正逐步的取代傳統(tǒng)照明技術(shù)開始主導(dǎo)著照明市場(chǎng)的發(fā)展方向。然而，LED作為一種新的技術(shù)，由于其自身的復(fù)雜特性，其熱管理和壽命評(píng)估問題成為制約LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。本文以傳統(tǒng)的LED照明燈具為研究對(duì)象，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬和基于性能退化的步進(jìn)加速退化試驗(yàn)，建立了LED燈具結(jié)溫研究的熱電耦合模型，在仿真分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行

2、了LED的快速壽命預(yù)測(cè)，同時(shí)基于LED壽命預(yù)測(cè)的基本理論和相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，以Matlab軟件為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了一款用于LED燈具壽命預(yù)測(cè)的應(yīng)用軟件。主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）針對(duì)目前LED熱分析中邊界條件不確定的問題。為了使仿真與實(shí)際情況更加接近，利用已有數(shù)值分析方法分別建立了傳統(tǒng)燈具的熱電耦模型和LED封裝體的熱電耦合分析模型，借助Icepak軟件和數(shù)學(xué)差值處理，完成了用于LED燈具結(jié)溫的分離式仿真分析，同時(shí)對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行

3、了試驗(yàn)驗(yàn)證；
　?。?）在熱電耦合分析的基礎(chǔ)上，研究了LED燈具內(nèi)部LED器件的結(jié)溫分布規(guī)律。基于LED結(jié)溫與壽命的關(guān)系，運(yùn)用蒙特卡羅模擬的方法探討了一種LED燈具的快速壽命預(yù)測(cè)方法。研究了LED燈具光源子系統(tǒng)的可靠性以及完整LED燈具系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)了LED燈具的快速壽命預(yù)測(cè)。
　?。?）基于壽命試驗(yàn)的LED燈具壽命預(yù)測(cè)方法，以Matlab7.0軟件為開發(fā)平臺(tái)，將LED可靠性的評(píng)估算法程序化，完成了系統(tǒng)面板開發(fā)。完成了步

4、進(jìn)加速試驗(yàn)，并運(yùn)用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在LED燈具可靠性評(píng)估過(guò)程中的初步成功運(yùn)用。
　　研究結(jié)果表明：1）分離式仿真分析的方法既有效的克服了傳統(tǒng)有限元分析邊界條件不能確定的問題，又能獲得比傳統(tǒng)CFD分析更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果。同時(shí)，簡(jiǎn)化了仿真分析的處理過(guò)程。在LED熱分析的過(guò)程中考慮了LED的熱電特性使分析與實(shí)際情況更加接近；2）在熱分析的基礎(chǔ)上運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的辦法，獲得了LED燈具內(nèi)部LED器件的結(jié)溫分布。綜合的考慮了LED在生產(chǎn)過(guò)程中的隨機(jī)

5、性對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響而造成的仿真分析與試驗(yàn)的誤差，并將誤差納入了仿真分析的過(guò)程。運(yùn)用蒙特卡羅模擬的方法獲得了LED光源的壽命分布，進(jìn)而完成了LED完整燈具的壽命預(yù)測(cè)。該方法較試驗(yàn)的方法快速有效，且能用于LED燈具的可靠性設(shè)計(jì)之中；3）開發(fā)了一款用于LED可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的可靠性評(píng)估工具軟件，選用LED燈具開展了基于性能退化的步進(jìn)加速退化試驗(yàn)，并使用開發(fā)的軟件初步成功的完成了壽命預(yù)測(cè)。該軟件操作簡(jiǎn)單方便，能夠滿足壽命試驗(yàn)的一般要求，提高LE