大功率白光LED發(fā)光效率及電流特性

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。

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。

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

白光led的發(fā)光效率的提高方法？ 檢舉|2008-12-2209:16 滿意回答 led的發(fā)光效率其實分為兩大塊：內(nèi)量子效率和外量子效率，對于內(nèi)量子效率 通俗講也就是電子躍遷產(chǎn)生光子的效率。如何提高效率就是1.降低非輻射躍遷－ －減少非輻射的復(fù)合中心（主要是晶體缺陷）2.形成穩(wěn)定的需要的能級差－－a. 有效摻雜b.降低結(jié)溫 其實現(xiàn)在這部分技術(shù)相當(dāng)成熟了，國外有很多的相關(guān)文獻可以參考，基本可以達 到80％甚至90％以上 而外量子效率遠沒有這樣高，也就是光子產(chǎn)生了，卻無法有效放出，被led吸 收產(chǎn)生為熱能導(dǎo)致結(jié)溫升高，同時降低內(nèi)量子效應(yīng)才是問題的關(guān)鍵。 一、透明襯底技術(shù) ingaalpled通常是在gaas襯底上外延生長ingaalp發(fā)光區(qū)gap窗口區(qū)制 備而成。與ingaalp相比，gaas材料具有小得多的禁帶寬度，因此，當(dāng)短波長

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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。

目前,新一代led燈具正在迅速發(fā)展起來。但隨之而來的也有許多待解決的問題。其中大功率led的散熱,就是一個特別突出的問題。本文就從led散熱問題著手,分別從led器件制作的本身、散熱基板及l(fā)ed用散熱片三個方面分析了led照明燈具的散熱問題和解決方案。

設(shè)計了一種大功率白光led筒燈的實際封裝結(jié)構(gòu),利用有限元軟件模擬其穩(wěn)態(tài)下的溫度場分布,得出led芯片最高溫度為110.5℃,散熱器溫度范圍為71.6℃～75.9℃。計算結(jié)果與實驗測量結(jié)果吻合,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)熱分析與傳熱學(xué)原理對模型進行材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。最終得出一個最優(yōu)化方案,使得結(jié)溫降至79.0℃。

led工作過程中,較高的工作溫度或是較大的工作電流會嚴(yán)重影響發(fā)光效率。如果led顯示器工作的溫度超出芯片承載溫度,就導(dǎo)致led顯示屏發(fā)光效率的減小,出現(xiàn)光衰現(xiàn)象,同時對led顯示屏造成損壞,而led顯示器的工作電流超出芯片的飽和電流,也會導(dǎo)致led顯示器的損壞。因此,研究與分析溫度、電流對白光led發(fā)光效率的影響十分重要。

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。

第20卷　第3期 2005年6月 液　晶　與　顯　示 chinesejournalofliquidcrystalsanddisplays vol120,no13 jun.,2005 文章編號:100722780(2005)0320250204 多芯片集成大功率白光led照明光源 吳海彬1,2,葉　光2,王昌鈴2 (11福州大學(xué)機械工程學(xué)院,福建福州　350002,e2mail:wuhb@fzu.edu.cn; 21福建省蒼樂電子企業(yè)有限公司,福建福州　350007) 摘　要:通過對自行設(shè)計的集成功率型1w白光led進行測試,發(fā)現(xiàn)當(dāng)持續(xù)點亮900h時,其 光通量衰減只有12%,比傳統(tǒng)支架型封裝的白光led明顯慢,而色溫飄移也不明顯。1w白 光led的色溫可以覆蓋

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。

【名稱】1w大功率正白光led燈珠 【使用芯片】正規(guī)臺灣奇美芯片 【色溫】6000-6300k 【正向電流】350ma 【光通量】80-90lm(流明) 【正向電壓】3.3-3.6v 【反向電壓】5v 【功率】1w 【發(fā)光角度】180度 【工作溫度】-20-60度 【儲存溫度】20-60度 【亮度衰減】工作5000小時后3% 【壽命】50，000小時 雙金線正品1w大功率led燈珠led光源 顏色：白光暖白光 工作電壓：3.0-3.5v 工作電流:350ma 角度:120 色溫：6000-7000k3000-3500k 亮度：80-90lm 需要帶鋁基板 1w大功率led光源白光發(fā)光二極管led燈珠 注:不帶鋁基板! 規(guī)格:1w大功率白光 色溫:白光6

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℃。

針對用藍光芯片激發(fā)yag黃色熒光粉實現(xiàn)白光led的光譜中缺少紅色波段成份導(dǎo)致的顯色性較差,通過在yag熒光粉中混合質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、3%、5%和10%的有機紅光材料meh-ppv,以提高白光led的顯色指數(shù)。將制備的白光led加700ma沖擊電流,通過對沖擊前后光譜變化的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),在大電流沖擊下,由于散熱不完善,pn結(jié)的熱阻非常大,導(dǎo)致led芯片快速老化,并且使有機材料meh-ppv分解而大量失效;但是對比沖擊前后黃光波段的光譜幾乎沒有變化。這表明,雖然meh-ppv可以提高器件的顯色指數(shù),但是穩(wěn)定性遠不如yag熒光粉。

針對用藍光芯片激發(fā)yag黃色熒光粉實現(xiàn)白光led的光譜中缺少紅色波段成份導(dǎo)致的顯色性較差，通過在yag熒光粉中混合質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1％、3％、5％和10％的有機紅光材料meh—ppv，以提高白光led的顯色指數(shù)。將制備的白光led加700ma沖擊電流，通過對沖擊前后光譜變化的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在大電流沖擊下，由于散熱不完善，pn結(jié)的熱阻非常大，導(dǎo)致led芯片快速老化，并且使有機材料meh—ppv分解而大量失效；但是對比沖擊前后黃光波段的光譜幾乎沒有變化。這表明，雖然meh—ppv可以提高器件的顯色指數(shù)，但是穩(wěn)定性遠不如yag熒光粉。

白光LED的結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理

白光LED極限流明效率的計算

研究了低能電子束輻照對gan基白光led發(fā)光性能的影響。利用電子束模擬空間電子輻射,對白光led燈板進行電子束輻照,并與輻照前的燈板比較,研究其光學(xué)性能,尤其是色度學(xué)性能的變化。試驗結(jié)果表明,在電子束輻照后,led的光效退化,色溫增強,藍光峰值波長藍移,熒光粉激發(fā)作用增強。最后總結(jié)了輻照前后的平均藍光峰值波長、黃光相對峰強以及色溫的變化值與輻照劑量的對應(yīng)關(guān)系。同時對實驗結(jié)果進行機理分析和討論。本實驗對照明用白光gan基led的輻照研究以及改性實驗有指導(dǎo)作用。

利用光學(xué)軟件仿真的方法分析了積分球涂層特性、不同測量方法對熒光粉熒光外量子效率測量準(zhǔn)確性的影響。為提高傳統(tǒng)方法的測量精度,提出了基于內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)散射片于積分球中的準(zhǔn)確測定led熒光粉熒光外量子效率的新方法,制作了專用實驗系統(tǒng),測試結(jié)果顯示商用的不同led熒光粉熒光外量子效率存在差距較大,數(shù)值在0.744到0.92之間,且實驗測試結(jié)果和理論仿真規(guī)律一致。當(dāng)積分球吸收系數(shù)在1%～5%間變化時,測試系統(tǒng)誤差可控制在2%的范圍之內(nèi)。

白光led—封裝工藝 發(fā)布時間：2007-4-6來源：led導(dǎo)航網(wǎng) 一、led封裝工藝 led器件的封裝工藝是一個十分重要的工作。否則，led器件光損失嚴(yán)重，光通和光效低，光色不均勻，使用壽命短， 封裝工藝決定器件使用的成敗。當(dāng)前所發(fā)展的白色led的典型的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)作為照明光源的要求，模粒、支架、封裝 用的樹脂，光學(xué)結(jié)構(gòu)等有待采用新設(shè)計思想、新工藝和新材料，以臻工藝完善，適合固體照明光源的發(fā)展。人們一方面繼承， 更重要的是擯棄舊的框框，創(chuàng)新性推出有自己特色的照明用新白光led光源。以下幾個問題應(yīng)優(yōu)先發(fā)展： 1、取光率。外量子效率低，折射率物理屏障難以克服。 2、導(dǎo)熱。 3、光色均勻和光通高的封裝工藝； 4、封裝樹脂，高透過率，耐熱，高熱導(dǎo)率，耐uv和日光輻射及抗潮的封裝樹脂。 5、涂敷熒光粉膠工藝，目前滴膠工藝落后，成品率低，一致性差，勞動強度

第1頁共12頁 白光led,白光led封裝技術(shù) 對于普通照明而言，人們需要的主要是白色的光源。1998年發(fā)白光的led開發(fā)成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yag） 封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍光（λp=465nm，wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色 光，峰值550nm。藍光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹脂薄層，約200-500nm。led基片發(fā)出的藍光部分 被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對于ingan/yag白色led，通過改變yag熒光粉 的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。 白光就是有各種顏色光組成的,平常的太陽光,日光燈都屬于白光 白