大功率氮化鎵基白光LED模組的散熱設(shè)計

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(dá)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(xiàn)標(biāo)識碼::a lumenefficiency

白光led的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大,已從手機(jī)照明及液晶屏的背光等傳統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)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。

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(lán)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(lán)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(qiáng)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(lán)光峰值出現(xiàn)先藍(lán)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。

【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

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。

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(lán)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(jìn)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(jī)對白光led的光學(xué)性能進(jìn)行測試,結(jié)果表明,保形熒光層白光led的色溫、光強(qiáng)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(lán)白比w/b(w為整個白光發(fā)光光譜的積分,b為藍(lán)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(jī)制做了分析。

首先介紹大功率led的安全工作區(qū)與降額曲線,然后闡述大功率led燈串散熱器的設(shè)計方法及實例,最后介紹一種測量led結(jié)溫的方法及步驟?？晒┰O(shè)計大功率led燈串散熱器時參考。

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(xiàn)(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

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(kuò)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。

對一種大功率led路燈的散熱結(jié)構(gòu)建立數(shù)值模型,采用cfd軟件對其進(jìn)行熱分析,得到其穩(wěn)態(tài)的溫度場分布。并對散熱結(jié)構(gòu)中影響散熱的各個因素如:熱管數(shù)目、銅熱沉尺寸、粘結(jié)層厚度和環(huán)境溫度等進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,熱管數(shù)目、環(huán)境溫度和粘結(jié)層厚度對照明燈具中l(wèi)ed芯片的溫度分布有著重要的影響,銅熱沉尺寸對芯片溫度分布影響很小,根據(jù)分析結(jié)果對所建立的模型進(jìn)行優(yōu)化,在經(jīng)濟(jì)和效果之間達(dá)到較好的平衡,獲得了較好的優(yōu)化效果。

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。

大功率led路燈散熱分析與設(shè)計 摘要：新興的大功率led以其高效、節(jié)能、長壽命、綠色環(huán)保等顯著特點， 成為21世紀(jì)全球最熱門、最矚目的新光源。led的散熱問題是攻克大功率照明 燈具的關(guān)鍵，在大功率ｌｅｄ的性能和路燈設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)中，散熱設(shè)計是非常 重要的環(huán)節(jié)，散熱設(shè)計的好壞將直接關(guān)系到ｌｅｄ路燈的實際應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：大功率led；路燈；散熱；設(shè)計 abstract:thenewhighpowerledtoitshighefficiency,energysaving,thelong life,thegreenenvironmentalprotection,andothercharacteristics,becomingthe world’smostpopular,themostoutstandingnewl

新興的大功率led光源,具備使用壽命長、光輸出定向性高、顯色性優(yōu)等特性,因此在道路照明中將會逐步得到應(yīng)用。在決定大功率led的性能和路燈設(shè)計的幾個關(guān)鍵技術(shù)中,散熱設(shè)計是非常重要的一環(huán),散熱設(shè)計的好壞將直接關(guān)系到led路燈的實際應(yīng)用能否成功。文章主要從大功率led的熱特性著手,通過分析大功率led的散熱設(shè)計流程及常見的散熱方式,總結(jié)出了大功率led路燈的熱設(shè)計理論計算方法,為大功率led路燈的熱設(shè)計提供了參考。

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(jī)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(jìn)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

五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 畢業(yè)論文任務(wù)書 院系 應(yīng)用物理與 材料學(xué)院 專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)學(xué)號ap1022141姓名張南生 1、畢業(yè)論文題目：大功率led散熱性能的研究 2、畢業(yè)論文任務(wù)及要求： 畢業(yè)論文任務(wù)： 完成大功率led散熱器對其性能的影響課題研究 畢業(yè)論文要求： （1）完成大功率led散熱器對其性能的影響文獻(xiàn)調(diào)研； （2）完成大功率led散熱器種類及結(jié)構(gòu)分析； （3）完成大功率led散熱器散熱性能分析； （4）完成大功率led散熱器散熱對led老化時間及發(fā)光特性的影響； 3、畢業(yè)論文應(yīng)完成的項目內(nèi)容： （1）完成文獻(xiàn)調(diào)研； （2）完成大功率led散熱器性能的影響因素分析； （3）完成畢業(yè)論文。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 主要參考文獻(xiàn)資料： 1史光國，半導(dǎo)體發(fā)光二極管及固體照明，科學(xué)出版社，2007:15-50 2張雪粉，大功率le

對4種1w白光功率led進(jìn)行了100～900ma的變驅(qū)動電流光學(xué)特性試驗。分析了熒光粉轉(zhuǎn)換效率隨驅(qū)動電流變化的內(nèi)在機(jī)理,一是由于驅(qū)動電流增大導(dǎo)致藍(lán)光芯片內(nèi)量子限制斯塔克效應(yīng)引起峰值波長藍(lán)移,致使藍(lán)光與熒光粉的匹配程度降低;二是由于驅(qū)動電流增大導(dǎo)致器件溫度升高,熒光粉的非輻射增多,且其激發(fā)態(tài)能級分裂加劇,導(dǎo)致部分能量降低,黃光波長出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。通過分析上述兩種因素的綜合作用,得出了熒光粉轉(zhuǎn)換效率隨驅(qū)動電流變化的規(guī)律,并據(jù)此提出改進(jìn)白光led驅(qū)動電流特性的建議。

隨著建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會理念的不斷深化,作為城市發(fā)展中重要的基礎(chǔ)設(shè)施——道路照明,存在能耗高、浪費大等諸多問題。為此,許多城市選擇安裝具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命等突出優(yōu)勢的半導(dǎo)體照明(led)路燈。但由于目前l(fā)ed芯片的光電轉(zhuǎn)換效率還較低,消耗電能中約80%轉(zhuǎn)換為熱能,若不能迅速散發(fā)這一部分熱能,將會導(dǎo)致led芯片的結(jié)溫升高,最終降低led路燈的使用壽命。因此,改善大功率led路燈的散熱問題是攻克大功率led路燈的關(guān)鍵。為此從led路燈產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性以及可靠性角度出發(fā),綜合考慮影響散熱器散熱效果的多個因素來設(shè)計led路燈散熱器。并通過cfd軟件fluent進(jìn)行模型的散熱計算分析,驗證了設(shè)計的led路燈散熱器具有良好的散熱性能。

大功率led體積小、工作電流大,輸入功率中大部分轉(zhuǎn)化為熱能,散熱是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。文章介紹了大功率led熱設(shè)計的方法,針對大功率led的封裝結(jié)構(gòu),建立了熱傳導(dǎo)模型。對某船用大功率led燈具進(jìn)行了散熱設(shè)計,通過仿真分析和熱評估試驗驗證了所采用的散熱方法和設(shè)計的散熱器滿足led燈具的散熱要求。

近年來隨著大功率高亮度led芯片的研制成功及其發(fā)光效率的不斷提高,越來越多的大功率led開始進(jìn)入照明領(lǐng)域。隨著led芯片輸出功率的不斷提高,對大功率led燈具散熱技術(shù)也提出了更高的要求。本文以led高端特種照明應(yīng)用為導(dǎo)向,對大功率led燈具進(jìn)行了熱仿真,使讀者可對led燈具的熱場分布有直觀明確地了解。通過模擬仿真分析,縮短了分析計算時間,提高了優(yōu)化設(shè)計能力,使產(chǎn)品能夠快速地進(jìn)入市場。

大功率led燈散熱器介紹 所謂led(light-emittingdiode的縮寫)燈是指采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管技術(shù)做為發(fā)光源的 一種新型環(huán)保照明產(chǎn)品。led燈具有省電節(jié)能，易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保、使用壽命長等 特點，其使用壽命可達(dá)50,000-100,000小時，遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)鎢絲燈泡的1,000小時及螢光燈 管的10,000小時。led作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢。 不過目前l(fā)ed燈具產(chǎn)品尚有不足，除價格較高外，發(fā)光效率偏低，工作時會產(chǎn)生較多的 熱量，需要散熱器將熱量導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中，否則將會影響led的壽命甚至無法工作。 一.普通照明大功率led燈具(1w以上)介紹 1.常見類型——球泡燈、射燈、蠟燭燈、管燈、吸頂燈、路燈、車燈等，并根據(jù)接口 的規(guī)格不同有很多型號(部分燈具樣品如下圖)： 2.構(gòu)