一种基于遗传算法的LED光源结温值降低方法

摘要

本发明提供了一种基于遗传算法的LED光源结温值降低方法，首先选出M颗待选LED灯珠，确定各LED灯珠的PN结至铝基板的热阻热容关系，初始化一个由N个位置组成的等距LED阵列，从M颗待选LED灯珠中选出N颗，放置于LED阵列的相应位置，作为一组变量，对于每组变量，利用遗传算法对LED灯珠步进微调，选出各次步进后最大的结温值中的最小值，作为最优解确定选出的M颗LED灯珠及其安装位置，进行光源安装。本发明的方法具有在设计时即可预测光源的温度稳定性及工作寿命的优点，尤其适用于航天用LED光源的设计，可以大大提高产品的合格率。

主权项

一种基于遗传算法的LED光源结温值降低方法，其特征在于包括以下步骤：(1)挑选出M颗待选LED灯珠{L₁，…，L_i，…，L_M}，其中L_i表示第i颗灯珠，每个LED灯珠的发热功率已知；(2)对于每颗LED灯珠，利用热测试仪测试LED灯珠的热阻热容参数，根据热阻热容参数得到LED灯珠的PN结至空气环境的热阻，其中对于第i颗LED灯珠，其PN结至空气环境的热阻通过以下公式得到：R_j‑a(i)＝R_j‑c(i)+R_c‑a其中R_j‑a(i)为第i颗LED灯珠的PN结至空气环境的热阻，R_c‑a为第i颗LED灯珠的散热器到空气环境的热阻，为固定值，R_j‑c(i)为第i颗LED灯珠的PN结至散热器的热阻，由热测试仪测试获得；(3)初始化一个由N个位置组成的等距LED阵列，相邻LED灯珠的横向间距为H、纵向间距为V；(4)从M颗待选LED灯珠中选出N颗，放置于LED阵列的相应位置，作为一组变量{x₁，…，x_k，…，x_N}，其中x_k表示LED阵列上的第k个位置上的LED灯珠，则共有组变量；(5)设置各个LED灯珠的横向步进范围h_max以及纵向步进范围v_max，|h_max|<H，|v_max|<V；对于每组变量，利用遗传算法依次进行以下步骤：(5‑1)利用随机函数产生本组变量中每个LED灯珠的横向步进量h_xk和纵向步进量v_xk，|h_xk|<|h_max|，|v_xk|<|v_max|；(5‑2)利用每个LED灯珠的PN结至铝基板的热阻热容关系及其发热功率计算每个LED灯珠的结温，记录最大的结温值T；(5‑3)将每个LED灯珠的横向步进量h_xk和纵向步进量v_xk以二进制数表示作为遗传的初代，对二进制数中的1位或1位以上的数字通过相互间的交叉选择和/或变异，产生下一代子代，得到每个LED灯珠新的横向步进量h_xk和纵向步进量v_xk，|h_xk|<|h_max|，|v_xk|<|v_max|；(5‑4)利用每个LED灯珠的PN结至铝基板的热阻热容关系及其发热功率重新计算每个LED灯珠的结温值T，记录本次步进后最大的结温值以及每个灯珠的横向步进量h_xk和纵向步进量v_xk；(5‑5)重复步骤(5‑3)至(5‑4)1000至2000次；(6)选出每次步进后最大的结温值中的最小值，以及其对应的变量、每个LED灯珠的横向步进量h_xk和纵向步进量v_xk；(7)重复步骤(5)和步骤(6)，直到组变量均找出每次步进后最大的结温值中的最小值，以组变量中最小的最大结温值所对应的变量、每个LED灯珠的横向步进量h_xk和纵向步进量v_xk作为最优解，确定N颗LED灯珠及其安装位置，用于进行光源安装。