基于混合法的LED燈具結溫表征及快速壽命預測研究.pdf

1、LED因其節(jié)能環(huán)保、壽命長等顯著優(yōu)勢得到了世界各國政府的大力支持，歐美等發(fā)達國家甚至將其作為一種戰(zhàn)略性產業(yè)發(fā)展。LED照明正逐步的取代傳統(tǒng)照明技術開始主導著照明市場的發(fā)展方向。然而，LED作為一種新的技術，由于其自身的復雜特性，其熱管理和壽命評估問題成為制約LED產業(yè)發(fā)展的重要因素。本文以傳統(tǒng)的LED照明燈具為研究對象，利用計算流體動力學模擬和基于性能退化的步進加速退化試驗，建立了LED燈具結溫研究的熱電耦合模型，在仿真分析的基礎上進行

2、了LED的快速壽命預測，同時基于LED壽命預測的基本理論和相關的數(shù)學模型，以Matlab軟件為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了一款用于LED燈具壽命預測的應用軟件。主要的研究內容如下：
　　（1）針對目前LED熱分析中邊界條件不確定的問題。為了使仿真與實際情況更加接近，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)學差值處理，完成了用于LED燈具結溫的分離式仿真分析，同時對分析結果進行

3、了試驗驗證；
　?。?）在熱電耦合分析的基礎上，研究了LED燈具內部LED器件的結溫分布規(guī)律?；贚ED結溫與壽命的關系，運用蒙特卡羅模擬的方法探討了一種LED燈具的快速壽命預測方法。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，實現(xiàn)了LED燈具的快速壽命預測。
　?。?）基于壽命試驗的LED燈具壽命預測方法，以Matlab7.0軟件為開發(fā)平臺，將LED可靠性的評估算法程序化，完成了系統(tǒng)面板開發(fā)。完成了步

4、進加速試驗，并運用該系統(tǒng)實現(xiàn)了在LED燈具可靠性評估過程中的初步成功運用。
　　研究結果表明：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分析更加準確的分析結果。同時，簡化了仿真分析的處理過程。在LED熱分析的過程中考慮了LED的熱電特性使分析與實際情況更加接近；2）在熱分析的基礎上運用統(tǒng)計分析的辦法，獲得了LED燈具內部LED器件的結溫分布。綜合的考慮了LED在生產過程中的隨機

5、性對產品質量影響而造成的仿真分析與試驗的誤差，并將誤差納入了仿真分析的過程。運用蒙特卡羅模擬的方法獲得了LED光源的壽命分布，進而完成了LED完整燈具的壽命預測。該方法較試驗的方法快速有效，且能用于LED燈具的可靠性設計之中；3）開發(fā)了一款用于LED可靠性試驗數(shù)據(jù)處理的可靠性評估工具軟件，選用LED燈具開展了基于性能退化的步進加速退化試驗，并使用開發(fā)的軟件初步成功的完成了壽命預測。該軟件操作簡單方便，能夠滿足壽命試驗的一般要求，提高LE