一种多芯片LED器件封装方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种多芯片LED器件封装方法及系统，涉及LED器件封装技术领域，主要包括建立以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件的平均温度最小和努塞尔值最小为目标的优化函数；初始化染色体集合；其中，一个染色体表示一组多芯片LED器件的几何结构参数；根据优化函数和染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；判断最优几何结构参数是否在实际几何结构参数范围内，若是则采用最优几何结构参数封装多芯片LED器件，若否则返回初始化染色体集合步骤。本发明专利技术解决了在多芯片LED器件封装过程中热流聚集效应，达到降低平均结温的目的。

A Packaging Method and System for Multi-Chip LED Devices

【技术实现步骤摘要】
一种多芯片LED器件封装方法及系统
本专利技术涉及LED器件封装
，特别是涉及一种多芯片LED器件封装方法及系统。
技术介绍
在多芯片LED器件中，需要将若干个芯片集成在同一器件中。由于各个芯片热学通道之间存在热耦合影响，LED器件内部的热流分布为非均匀分布，热流聚集区域的温度最高，该区域的LED器件失效最快，降低LED器件输出光通量，进而影响到整个多芯片LED器件的可靠性，从而严重降低LED器件寿命，加速器件失效。因此对于多芯片LED器件来说，如何有效设计散热方案一直受到国内外相关研究小组普遍关注。罗小兵教授等人提出微型阵列冷却系统，2×2阵列LED系统输入电功率为5.6W条件下，热沉温度在两分钟内升至72℃，当微型泵气流速率为9.7ml/s时，热沉温度可控制在36.7℃，采用数值模拟方法计算80WLED路灯热场，获得结温达到120℃条件下的系统环境温度范围。Jang教授课题组采用有限体积法设计空气对流冷却系统，当空气循环速率从0-120km/h递增，30颗LED阵列系统的结温可从70.6℃降至30.3℃。Kim课题组采用FLOTHERM分析了热管对LED阵列的散热效果，当空气流动速率7m/s，可将系统的温度从87.6℃降至63.3℃。由此可见散热问题是多芯片LED器件进入照明领域的一个重要的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多芯片LED器件封装方法及系统，通过优化设计多芯片LED器件内部芯片之间的相互距离，解决了在多芯片LED器件封装过程中热流聚集效应，达到降低平均结温的目的。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种多芯片LED器件封装方法，包括：建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则返回初始化染色体集合步骤。可选的，所述优化目标函数为其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值。可选的，多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距。可选的，多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD1；其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为Ψ表示节距系数，表示为PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径；NuD1表示第一行的努塞尔值，表示为ReD表示雷诺值，表示为表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率。可选的，多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为其中，表示第n芯片的自身热阻，表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。可选的，所述根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数，具体包括：随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；若所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值，则将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解；若所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值，则判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数，则将最小差值的染色体确定为最优解；若所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数，则将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合步骤。一种多芯片LED器件封装系统，包括：目标优化函数建立模块，用于建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；染色体集合初始化模块，用于初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；最优几何结构参数计算模块，用于根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；判断模块，用于判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；封装模块，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；返回模块，用于当所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内时，返回染色体集合初始化模块。可选的，所述最优几何结构参数计算模块，具体包括：当前迭代染色体集合确定单元，用于随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；染色体目标值计算单元，用于根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；第二判断结果得到单元，用于判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；最优解确定单元，用于当所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值时，将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解，或者当所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数时，将最小差值的染色体确定为最优解；第三判断结果得到单元，用于表示当所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值时，判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；返回单元，用于当所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数时，将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回当前迭代染色体集合确定单元。可选的，所述优化目标函数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，包括：建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则返回初始化染色体集合步骤。

【技术特征摘要】
1.一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，包括：建立目标优化函数；所述目标优化函数是以多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距和纵向间距为优化变量，以多芯片LED器件平均温度最小和多芯片LED器件努塞尔值最小为目标建立的函数；初始化染色体集合；所述染色体集合包括多个染色体，一个所述染色体代表一组多芯片LED器件的几何结构参数，且每个所述染色体代表不同的多芯片LED器件的几何结构参数；根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数；判断所述最优几何结构参数是否在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则采用所述最优几何结构参数封装多芯片LED器件；若所述第一判断结果表示所述最优几何结构参数未在多芯片LED器件的实际几何结构参数范围内，则返回初始化染色体集合步骤。2.根据权利要求1所述的一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，所述优化目标函数为其中，N表示多芯片LED器件内部芯片的个数，Ti表示第i芯片的结温，NuD表示多芯片LED器件的努塞尔值。3.根据权利要求2所述的一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，多芯片LED器件内部芯片个数的计算公式为其中，L1表示多芯片LED器件热沉衬底的长度，L2表示多芯片LED器件热沉衬底的宽度，Xt表示多芯片LED器件内部相邻芯片在横轴方向的间距，Xl表示多芯片LED器件内部相邻芯片在纵轴方向的间距。4.根据权利要求3所述的一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，多芯片LED器件努塞尔值的计算公式为NuD＝ΦNuD1；其中，Φ表示多芯片LED器件内部结构系数，表示为Ψ表示节距系数，表示为PT表示多芯片LED器件内部芯片之间的横向间距，表示为PT＝Xt/D；PL表示多芯片LED器件内部芯片之间的纵向间距，表示为PL＝Xl/D；D表示多芯片LED器件内部任意芯片的直径；NuD1表示第一行的努塞尔值，表示为ReD表示雷诺值，表示为表示平均速度，v表示运动粘度，V0表示空气速度，表示质量流率，ρ表示密度，Ac表示横截面积；Pr表示普朗特值，表示为cp表示比热容，μ表示动力粘度，k表示热导率。5.根据权利要求3所述的一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，多芯片LED器件内部芯片结温的计算公式为其中，表示第n芯片的自身热阻，表示第1芯片和第n芯片之间的耦合热阻，Pn表示第n芯片的热功耗，TC表示多芯片LED器件的壳温，TJn表示第n芯片的结温。6.根据权利要求1所述的一种多芯片LED器件封装方法，其特征在于，所述根据所述目标优化函数和所述染色体集合，采用遗传算法迭代计算多芯片LED器件的最优几何结构参数，具体包括：随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交叉变异处理，得到当前迭代染色体集合；根据所述目标优化函数，计算所述当前迭代染色体集合中每个染色体的目标值；判断差值是否小于设定误差值，得到第二判断结果；所述差值为所述目标值与设定测试值的差；若所述第二判断结果表示所述差值小于设定误差值，则将所述差值小于设定误差值的染色体确定为最优解；若所述第二判断结果表示所有所述差值均不小于设定误差值，则判断当前迭代次数是否等于迭代总数，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示当前迭代次数等于迭代总数，则将最小差值的染色体确定为最优解；若所述第三判断结果表示当前迭代次数不等于迭代总数，则将当前迭代次数加1，将当前迭代染色体集合替换上一次迭代染色体集合，返回随机选择上一次迭代染色体集合中的染色体，并对选择出来的染色体进行交...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕庭，陈景东，陈赐海，林洁，沈雪华，
申请(专利权)人：闽南师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35