大功率白光LED燈具散熱優(yōu)化方案

２０１４年６月 第２５卷　第３期 照明工程學(xué)報 ｚｈａｏｍｉｎｇｇｏｎｇｃｈｅｎｇｘｕｅｂａｏ ｊｕｎ．?。玻埃保?ｖｏｌ暢２５?。睿飼常?大功率ｌｅｄ燈具散熱的優(yōu)化設(shè)計 王忠鋒 １ ，黃偉玲 １ ，白金強 ２ （１暢江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，江西贛州?。常矗保埃埃?；２暢廣州雄義精密五金有限公司，廣東廣州?。担保埃埃埃埃?摘　要：對大功率ｌｅｄ燈具的散熱進行研究。從大功率燈具的散熱器材料選擇、散熱器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、散熱器 表面處理工藝、有效散熱面積、對流條件等幾個因素進行分析與散熱性能的關(guān)系，對各種不同的散熱技術(shù)進行整 合優(yōu)化。結(jié)果表明：改善ｌｅｄ燈具的對流環(huán)境、對散熱器表面進行工藝處理、合理選擇散熱器的材料和優(yōu)化散熱 器的結(jié)構(gòu)設(shè)計均能提高大功率ｌｅｄ燈具的散熱效果。 關(guān)鍵詞：大功率ｌｅｄ；散熱；優(yōu)化設(shè)計 中圖分類號：ｔｎ３１２＋．８　　

1w級大功率白光led發(fā)光效率研究 摘要:研究了1w級大功率白光發(fā)光二極管(led)發(fā)光效率隨功率變化的關(guān)系。實驗結(jié)果 表明,功率在0～0.11w的范圍里,發(fā)光效率隨功率迅速增加;功率達到0.11w時,發(fā)光效率 為15.6lm/w;當(dāng)功率大于0.11w時,發(fā)光效率隨功率增加開始減小,功率繼續(xù)增加時,發(fā)光 效率降低的速度越來越快。在器件額定功率1w附近,發(fā)光效率為13lm/w。發(fā)光效率隨功 率增加而下降主要是由于芯片溫度升高、電流泄漏等導(dǎo)致的載流子有效復(fù)合幾率下降引起的。 關(guān)鍵詞：大功率白光發(fā)光二極管;半導(dǎo)體照明;光通量;發(fā)光效率 文章編號:1001-5868(2005)04-0314-03 中圖分類號:tn383.1文獻標(biāo)識碼::a lumenefficiency

白光led的應(yīng)用正在不斷擴大,已從手機照明及液晶屏的背光等傳統(tǒng)應(yīng)用擴展到汽車室內(nèi)照明、手電筒及店鋪陳列照明等大功率領(lǐng)域。其中最具代表性的就是豐田汽車于2007年5月推出的高檔混合動力車"雷克薩斯ls600h",其前照燈使用了白光led。

散熱設(shè)計是大功率發(fā)光二極管(led)模組結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。首先利用計算流體力學(xué)方法對自然對流條件下大功率led模組的溫度場進行了模擬,提出并優(yōu)化了模組可采用的散熱片結(jié)構(gòu),進而對影響模組散熱的其他關(guān)鍵因素進行了分析,結(jié)果表明,提高關(guān)鍵封裝材料如銀膠的熱導(dǎo)率能夠有效地降低芯片溫度,提高芯片溫度均勻性;多芯片封裝時芯片的整體溫度及均勻性相對于單芯片封裝皆有改善。優(yōu)化后的封裝結(jié)構(gòu)在5w電功率注入條件下,芯片結(jié)溫約60℃。

２０１４年１２月 第２５卷　第６期 照明工程學(xué)報 ｚｈａｏｍｉｎｇｇｏｎｇｃｈｅｎｇｘｕｅｂａｏ ｄｅｃ．?。玻埃保?ｖｏｌ．２５　ｎｏ．６ 大功率led燈具散熱裝置的設(shè)計 楊桂婷 １，２ ，劉一兵 １ （１．邵陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，湖南邵陽　４２２０００；２．湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南長沙?。矗保埃埃福玻?摘　要：采用ａｐｄｌ語言生成分析文件，建立了ｌｅｄ燈具熱沉的有限元模型，以熱沉翹片長度、寬度和數(shù)目為設(shè) 計變量，以ｌｅｄ最高結(jié)溫為目標(biāo)函數(shù)，建立了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用ａｎｓｙｓ熱分析軟件進行了優(yōu)化。結(jié)果表明熱沉 翹片長度越長，芯片最高結(jié)溫越低；翹片寬度越寬，芯片最高結(jié)溫越高；隨著翹片數(shù)目增加，最高結(jié)溫下降，但到 達一定數(shù)值時，結(jié)溫又會緩慢增大。在ｌｅｄ芯片結(jié)溫不超過６０℃的條件下，對熱沉結(jié)構(gòu)的優(yōu)化值分別為：翹片長

通過控制大功率白光led熒光粉的點粉量來檢測大功率白光led的發(fā)光效率,同時討論了不同電流對led光效的影響.本實驗中l(wèi)ed白光的產(chǎn)生是通過藍光led芯片加黃光熒光粉yag實現(xiàn)的,因而點熒光粉過程中點熒光粉量的改變直接影響了出射光的色坐標(biāo),即白光的純度.實驗結(jié)果表明,點熒光粉的量在一定范圍內(nèi)可以與藍光led芯片發(fā)出純度較高的白光;同一個led驅(qū)動電流的改變會引起發(fā)光效率的變化;不同的電流區(qū)域其線性關(guān)系也不相同,電流較小的區(qū)域?qū)?yīng)的發(fā)光強度的線性關(guān)系較好

文章基于瓦級大功率白光led在照明領(lǐng)域應(yīng)用的廣泛性和重要性,展開了瓦級大功率白光led光色電特性的研究。采用大功率led封裝設(shè)備與紫外-可見光-近紫外光譜分析系統(tǒng),制備并測量了瓦級大功率白色發(fā)光二極管(led)在不同正向電流if驅(qū)動下的光通量、電功率、發(fā)光效率、發(fā)射光譜和色品坐標(biāo)等參數(shù)。研究表明,光通量與電功率隨if的增大呈亞線性增長的趨勢,而熒光粉轉(zhuǎn)換效率下降是影響其輻射功率的主要原因之一。當(dāng)電流增大時,白光led光譜的藍光峰值出現(xiàn)先藍移后紅移的現(xiàn)象,而黃光部分光譜形狀無明顯變化。此外,色坐標(biāo)x、y值均隨著if的增大而降低,主波長減小,色溫值升高。

通過對大功率led多層材料的封裝結(jié)構(gòu)進行建模及數(shù)值分析，得到穩(wěn)態(tài)的溫度場分布、芯片最高溫度與環(huán)境溫度、lei）功率的變化關(guān)系，并利用熱阻模型對材料散熱效率進行了優(yōu)化。對于單一肋片，存在一個使其熱阻最小的最佳肋厚。對于肋片組散熱器，肋片數(shù)量較少時也能使散熱器總熱阻較小，且應(yīng)盡量使肋片厚度接近單個肋片熱阻最小時的厚度，以更少的肋片數(shù)量獲得較小的散熱器總熱阻，這樣既能控制芯片的最高溫度，又可有效地節(jié)約成本。

為最大可能提高大功率led路燈發(fā)光板的電光轉(zhuǎn)化率與散熱效率,在不影響外量子效率前提下對led芯片設(shè)計采用擴大led芯片面積,以及電極優(yōu)化技術(shù)增加led芯片的出光量,使芯片表面熱流均勻分布,芯片工作更穩(wěn)定。分析了大功率白光led的封裝過程對提高芯片取光率、保障白光質(zhì)量、器件散熱技術(shù)的綜合應(yīng)用。綜合上述技術(shù)及有限元分析軟件對大功率led器件封裝的熱阻分析結(jié)果,確定了cob(chiponboard)led芯片的陣列組裝技術(shù),為制造led路燈發(fā)光板的最佳技術(shù)方案。led芯片結(jié)溫很容易控制在120℃以下,與外部散熱技術(shù)兼容性好。通過光線最佳歸一化數(shù)學(xué)模型計算了led芯片陣列芯片間最佳距離。最后通過對各種白光led驅(qū)動方案的比較,確定了白光led最佳驅(qū)動方案為恒電流驅(qū)動脈寬調(diào)制(pwm)調(diào)節(jié)亮度。

以大功率白光發(fā)光二極管(led)為光源,利用光學(xué)軟件tracepro模擬設(shè)計出滿足特定功率和照度要求的路燈照明系統(tǒng),并通過實驗驗證其可行性。該模擬系統(tǒng)對實際開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

qsi 檢驗標(biāo)準 文件名稱文件編號qsi-005 白光led燈具輸入功率測試 標(biāo)準 版本c 頁碼4to4 fp001-05b 1.目的 規(guī)范白光大功率led照明燈具在制程、出貨檢驗過程中的功率檢驗標(biāo)準，確保產(chǎn)品符合設(shè)計要求。 2.范圍 適用于公司使用大功率led光源的照明燈具。 3.標(biāo)準要求（普通路燈系列） 序號燈具類型電源類型輸入電壓電源效率輸入功率pf值 16顆(350ma)10w 以訂單要求或 工程部資料為 準 ≥90%7.5±2w≥0.95 27顆(350ma)10w≥90%8.5±2w≥0.95 314顆(350ma)35w≥90%20±10%w≥0.95 424顆(350ma) 50w ≥90%30±10%w≥0.95 528顆(350ma)≥90%

為確定熒光層形狀對大功率白光led光學(xué)性能的影響,對藍光led發(fā)光晶片激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光的熒光涂布工藝進行了研究。分別通過大面積點膠、晶片表面點膠和保形熒光膠涂布工藝制得白光led樣品,利用積分球和角度測試機對白光led的光學(xué)性能進行測試,結(jié)果表明,保形熒光層白光led的色溫、光強分布和發(fā)光角度等光學(xué)性能優(yōu)于大面積點膠和晶片表面點膠白光led的光學(xué)性能。

以兩種不同型號的大功率白光led為研究對象,通過熱阻法和正向壓降法綜合測量led的結(jié)溫,利用熒光光度計測量led光譜,研究大功率白光led的結(jié)溫與光譜之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于不同類型的led管,光譜藍白比w/b(w為整個白光發(fā)光光譜的積分,b為藍光部分的積分)與pn結(jié)結(jié)溫tj均存在線性關(guān)系,但線性關(guān)系式不同;對于同一led管,小電流對應(yīng)直線斜率的絕對值比大電流的大。對這些特點及其相關(guān)的物理機制做了分析。

led路燈與常規(guī)高壓鈉燈路燈不同的是，大功率led路燈的光源采用低壓直 流供電、由gan基功率型藍光led與黃色熒光粉合成的高效白光二極管， 具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高等獨特 優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于城市道路照明。外罩可用pc管制作，耐高溫達135度， 耐低溫達-45度。 發(fā)光二極管(lightemittingdiode，簡寫為led)是基于半導(dǎo)體pn結(jié)形 成的用微弱的電能就能發(fā)光的高效固態(tài)光源，在一定的正向偏置電壓和注 入電流下，注入p區(qū)的空穴和注入n區(qū)的電子在擴散至有源區(qū)后經(jīng)輻射復(fù) 合而發(fā)出光子，將電能直接轉(zhuǎn)化為光能。 優(yōu)點 1、led路燈本身的特性——光的單向性，沒有光的漫射，保證光照效 率。 2、led路燈有獨特的二次光學(xué)設(shè)計，將led路燈的光照射到所需照明 的區(qū)域，進一步提高了光照效率，以達到節(jié)能目的。

煙囪效應(yīng)具有強化對流、增強換熱的能力。本研究設(shè)計了一款基于煙囪效應(yīng)的大功率led燈具散熱器,采用有限元分析法分析煙囪效應(yīng)在散熱器散熱過程中的作用效果。分別探討了煙囪的高度、煙道孔徑以及煙囪個數(shù)對散熱器散熱性能的影響。研究表明,本研究中煙囪煙道孔徑的最佳尺寸為6mm。煙囪的高度可依據(jù)散熱器的高度設(shè)計取40mm~50mm。在設(shè)計條件允許的前提下,煙囪個數(shù)越多散熱器散熱效果越好。

大功率白光led的結(jié)溫與發(fā)光光譜特性研究 作者：陳海燕，趙光華，趙福利，chenhaiyan，zhaoguanghua，zhaofuli 作者單位：陳海燕,趙福利,chenhaiyan,zhaofuli(中山大學(xué)光電材料與技術(shù)國家重點實驗室,廣東,廣 州,510275)，趙光華,zhaoguanghua(中國科學(xué)院廣州電子技術(shù)有限公司,廣東,廣州 ,510275) 刊名： 中山大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） 英文刊名：actascientiarumnaturaliumuniversitatissunyatseni 年，卷(期)：2009,48(3) 被引用次數(shù)：5次 參考文獻(12條) 1.彭萬華我國超高亮度及白光led產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[期刊論文]-激光與紅外2005(04) 2.gelcorejpthermalchalleng

led燈具散熱詳細計算　吸頂式10led燈具的led散熱計算 　　吸頂式10led燈具原采用白熾燈為光源，因其光源壽命短，抗振性能差，燈具維護頻繁，維護成本高。為了 　　散熱方案：將led光學(xué)模塊通過輻射和對流的方式對外散熱。具體方案是，將10個1w的led光源用回流焊方 　　led光源散熱計算： 　　led的散熱模型如下圖所示 2012-6-409:47:50上傳 下載附件(8.76kb) 　　因led光源用回流焊接到鋁基板上，而該鋁基板與黃銅殼體(散熱器)通過螺釘緊固而連接。熱量通過傳導(dǎo)方式 　　led,其功率采用1w，查規(guī)格得知，從接合點到焊接點(rthj-sp)的熱阻值為11°c/w，最高接合點溫度為120 　　在led焊接點和散熱片間的熱阻值rthsp-h取決于包括表面拋光度、平整度、所施加的安裝應(yīng)力、接觸面積 　　tj=

散熱 在普通的數(shù)字電路設(shè)計中，我們很少考慮到集成電路的散熱，因為低速芯片的功耗一般很小， 在正常的自然散熱條件下，芯片的溫升不會太大。隨著芯片速率的不斷提高，單個芯片的功 耗也逐漸變大，例如：ｉｎｔｅｌ的奔騰ｃｐｕ的功耗可達到25w。當(dāng)自然條件的散熱已 經(jīng)不能使芯片的溫升控制在要求的指標(biāo)之下時，就需要使用適當(dāng)?shù)纳岽胧﹣砑涌煨酒砻?熱的釋放，使芯片工作在正常溫度范圍之內(nèi)。 通常條件下，熱量的傳遞包括三種方式：傳導(dǎo)、對流和輻射。傳導(dǎo)是指直接接觸的物體 之間熱量由溫度高的一方向溫度較低的一方的傳遞，對流是借助流體的流動傳遞熱量，而輻 射無需借助任何媒介，是發(fā)熱體直接向周圍空間釋放熱量。 在實際應(yīng)用中，散熱的措施有散熱器和風(fēng)扇兩種方式或者二者的同時使用。散熱器通過 和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器，散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的 良導(dǎo)體，它的充分擴展的表

大功率led燈具 目錄 簡介： 標(biāo)準: 功能： 參數(shù)指標(biāo) 編輯本段 簡介： 大功率led燈具是led節(jié)能燈的一種，相對于小功率led節(jié)能燈來說，大功率 led節(jié)能燈單顆功率更高，亮度更亮，價格更高。小功率led節(jié)能燈額定電流都是 20ma，額定電流高過20ma的基本上都可以算作大功率。一般功率數(shù)有：0.25w、 0.5w、1w、3w、5w、8w、10w等等。主要亮度單位為lm（流明），小功率的亮度 單位一般為mcd。此兩單位無法換算。目前做為一個新興的綠色、環(huán)保、節(jié)能光源被 廣泛應(yīng)用于汽車燈、手電筒、燈具等場所。 大功率led燈具 編輯本段 標(biāo)準: 其中第一種是根據(jù)功率大小可分為0.5w,1w,3w,5w,10w....100w不等,根據(jù)封 裝后成型產(chǎn)品的總的功率而言不同而不同. 第二種可以根據(jù)其封裝工藝不同分為:

路燈是城市照明的重要組成部分，傳統(tǒng)的路燈常采用高壓鈉燈，高壓鈉燈整體上光效低的缺點造成了能 源的巨大浪費，因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長、顯色指數(shù)高、環(huán)保的路燈對城市照明節(jié)能具有十分 重要的意義。近年來led路燈在國內(nèi)發(fā)展迅速，市場規(guī)模不斷被擴大，市場上形成了以東莞勤上和深圳璟 得為發(fā)展方向的兩個趨勢，其中勤上的以單科光源為主，深圳璟得以集成模組光源為主，這兩家企業(yè)是這 兩個發(fā)展方向的優(yōu)秀企業(yè)。 特點 led路燈與常規(guī)高壓鈉燈路燈不同的是，大功率led路燈的光源采用低壓直流供電、led與黃色熒光粉 合成的高效白光二極管，具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高等獨特優(yōu)點， 可廣泛應(yīng)用于城市道路照明。外罩可用pc管制作，耐高溫達135度.耐低溫達-45度 發(fā)光二極管(lightemittingdiode,簡寫為led)是基于半導(dǎo)體pn結(jié)形成的用微弱

大功率led和led燈具的熱性能測試 近年來，由于功率型led光效提高和價格下降使led應(yīng)用于照明領(lǐng)域數(shù)量迅猛增長， 從各種景觀照明、戶外照明到普通家庭照明，應(yīng)用日益廣泛。led應(yīng)用于照明除了節(jié)能外， 長壽命也是其十分重要的優(yōu)勢。目前由于led熱性能原因，led及其燈具不能達到理想的 使用壽命；led在工作狀態(tài)時的結(jié)溫直接關(guān)系到其壽命和光效；熱阻則直接影響led在同等 使用條件下led的結(jié)溫；led燈具的導(dǎo)熱系統(tǒng)設(shè)計是否合理也直接影響燈具的壽命。因此 功率型led及其燈具的熱性能測試，對于led的生產(chǎn)和應(yīng)用研發(fā)都有十分直接的意義。以 下將簡述led及其燈具的主要熱性能指標(biāo)，電壓溫度系數(shù)k、結(jié)溫和熱阻的測試原理、測 試設(shè)備、測試內(nèi)容和測試方法，以供led研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用企業(yè)參考。 一、電壓法測量led

基于目前的半導(dǎo)體制造技術(shù),led輸入功率中只有大約15%的能量轉(zhuǎn)化為光能,其它的則轉(zhuǎn)化熱能,如果led散熱問題解決不好,輸出光功率減小,加速芯片蛻化,壽命縮短,不能突顯燈具的優(yōu)勢。文章在某轎車現(xiàn)有前照燈組合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,制作了led汽車前照燈樣燈。介紹了熱管散熱器的導(dǎo)熱和散熱方式,仿真和測試結(jié)果表明散熱效果較好,指出熱管散熱器存在一定的局限性,散熱方式應(yīng)該向智能散熱方向發(fā)展。