大功率氮化镓基白光LED模组的散热设计

1w级大功率白光led发光效率研究 摘要:研究了1w级大功率白光发光二极管(led)发光效率随功率变化的关系。实验结果 表明,功率在0～0.11w的范围里,发光效率随功率迅速增加;功率达到0.11w时,发光效率 为15.6lm/w;当功率大于0.11w时,发光效率随功率增加开始减小,功率继续增加时,发光 效率降低的速度越来越快。在器件额定功率1w附近,发光效率为13lm/w。发光效率随功 率增加而下降主要是由于芯片温度升高、电流泄漏等导致的载流子有效复合几率下降引起的。 关键词：大功率白光发光二极管;半导体照明;光通量;发光效率 文章编号:1001-5868(2005)04-0314-03 中图分类号:tn383.1文献标识码::a lumenefficiency

白光led的应用正在不断扩大,已从手机照明及液晶屏的背光等传统应用扩展到汽车室内照明、手电筒及店铺陈列照明等大功率领域。其中最具代表性的就是丰田汽车于2007年5月推出的高档混合动力车"雷克萨斯ls600h",其前照灯使用了白光led。

通过控制大功率白光led荧光粉的点粉量来检测大功率白光led的发光效率,同时讨论了不同电流对led光效的影响.本实验中led白光的产生是通过蓝光led芯片加黄光荧光粉yag实现的,因而点荧光粉过程中点荧光粉量的改变直接影响了出射光的色坐标,即白光的纯度.实验结果表明,点荧光粉的量在一定范围内可以与蓝光led芯片发出纯度较高的白光;同一个led驱动电流的改变会引起发光效率的变化;不同的电流区域其线性关系也不相同,电流较小的区域对应的发光强度的线性关系较好

文章基于瓦级大功率白光led在照明领域应用的广泛性和重要性,展开了瓦级大功率白光led光色电特性的研究。采用大功率led封装设备与紫外-可见光-近紫外光谱分析系统,制备并测量了瓦级大功率白色发光二极管(led)在不同正向电流if驱动下的光通量、电功率、发光效率、发射光谱和色品坐标等参数。研究表明,光通量与电功率随if的增大呈亚线性增长的趋势,而荧光粉转换效率下降是影响其辐射功率的主要原因之一。当电流增大时,白光led光谱的蓝光峰值出现先蓝移后红移的现象,而黄光部分光谱形状无明显变化。此外,色坐标x、y值均随着if的增大而降低,主波长减小,色温值升高。

【名称】1w大功率正白光led灯珠 【使用芯片】正规台湾奇美芯片 【色温】6000-6300k 【正向电流】350ma 【光通量】80-90lm(流明) 【正向电压】3.3-3.6v 【反向电压】5v 【功率】1w 【发光角度】180度 【工作温度】-20-60度 【储存温度】20-60度 【亮度衰减】工作5000小时后3% 【寿命】50，000小时 双金线正品1w大功率led灯珠led光源 颜色：白光暖白光 工作电压：3.0-3.5v 工作电流:350ma 角度:120 色温：6000-7000k3000-3500k 亮度：80-90lm 需要带铝基板 1w大功率led光源白光发光二极管led灯珠 注:不带铝基板! 规格:1w大功率白光 色温:白光6

以大功率白光发光二极管(led)为光源,利用光学软件tracepro模拟设计出满足特定功率和照度要求的路灯照明系统,并通过实验验证其可行性。该模拟系统对实际开发具有指导意义。

为确定荧光层形状对大功率白光led光学性能的影响,对蓝光led发光晶片激发黄色荧光粉产生白光的荧光涂布工艺进行了研究。分别通过大面积点胶、晶片表面点胶和保形荧光胶涂布工艺制得白光led样品,利用积分球和角度测试机对白光led的光学性能进行测试,结果表明,保形荧光层白光led的色温、光强分布和发光角度等光学性能优于大面积点胶和晶片表面点胶白光led的光学性能。

以两种不同型号的大功率白光led为研究对象,通过热阻法和正向压降法综合测量led的结温,利用荧光光度计测量led光谱,研究大功率白光led的结温与光谱之间的关系。结果发现对于不同类型的led管,光谱蓝白比w/b(w为整个白光发光光谱的积分,b为蓝光部分的积分)与pn结结温tj均存在线性关系,但线性关系式不同;对于同一led管,小电流对应直线斜率的绝对值比大电流的大。对这些特点及其相关的物理机制做了分析。

首先介绍大功率led的安全工作区与降额曲线,然后阐述大功率led灯串散热器的设计方法及实例,最后介绍一种测量led结温的方法及步骤。可供设计大功率led灯串散热器时参考。

大功率白光led的结温与发光光谱特性研究 作者：陈海燕，赵光华，赵福利，chenhaiyan，zhaoguanghua，zhaofuli 作者单位：陈海燕,赵福利,chenhaiyan,zhaofuli(中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广东,广 州,510275)，赵光华,zhaoguanghua(中国科学院广州电子技术有限公司,广东,广州 ,510275) 刊名： 中山大学学报（自然科学版） 英文刊名：actascientiarumnaturaliumuniversitatissunyatseni 年，卷(期)：2009,48(3) 被引用次数：5次 参考文献(12条) 1.彭万华我国超高亮度及白光led产业的现状与发展[期刊论文]-激光与红外2005(04) 2.gelcorejpthermalchalleng

为最大可能提高大功率led路灯发光板的电光转化率与散热效率,在不影响外量子效率前提下对led芯片设计采用扩大led芯片面积,以及电极优化技术增加led芯片的出光量,使芯片表面热流均匀分布,芯片工作更稳定。分析了大功率白光led的封装过程对提高芯片取光率、保障白光质量、器件散热技术的综合应用。综合上述技术及有限元分析软件对大功率led器件封装的热阻分析结果,确定了cob(chiponboard)led芯片的阵列组装技术,为制造led路灯发光板的最佳技术方案。led芯片结温很容易控制在120℃以下,与外部散热技术兼容性好。通过光线最佳归一化数学模型计算了led芯片阵列芯片间最佳距离。最后通过对各种白光led驱动方案的比较,确定了白光led最佳驱动方案为恒电流驱动脉宽调制(pwm)调节亮度。

对一种大功率led路灯的散热结构建立数值模型,采用cfd软件对其进行热分析,得到其稳态的温度场分布。并对散热结构中影响散热的各个因素如:热管数目、铜热沉尺寸、粘结层厚度和环境温度等进行了分析。结果表明,热管数目、环境温度和粘结层厚度对照明灯具中led芯片的温度分布有着重要的影响,铜热沉尺寸对芯片温度分布影响很小,根据分析结果对所建立的模型进行优化,在经济和效果之间达到较好的平衡,获得了较好的优化效果。

基于目前的半导体制造技术,led输入功率中只有大约15%的能量转化为光能,其它的则转化热能,如果led散热问题解决不好,输出光功率减小,加速芯片蜕化,寿命缩短,不能突显灯具的优势。文章在某轿车现有前照灯组合结构的基础上,制作了led汽车前照灯样灯。介绍了热管散热器的导热和散热方式,仿真和测试结果表明散热效果较好,指出热管散热器存在一定的局限性,散热方式应该向智能散热方向发展。

大功率led路灯散热分析与设计 摘要：新兴的大功率led以其高效、节能、长寿命、绿色环保等显著特点， 成为21世纪全球最热门、最瞩目的新光源。led的散热问题是攻克大功率照明 灯具的关键，在大功率ｌｅｄ的性能和路灯设计的关键技术中，散热设计是非常 重要的环节，散热设计的好坏将直接关系到ｌｅｄ路灯的实际应用。 关键词：大功率led；路灯；散热；设计 abstract:thenewhighpowerledtoitshighefficiency,energysaving,thelong life,thegreenenvironmentalprotection,andothercharacteristics,becomingthe world’smostpopular,themostoutstandingnewl

新兴的大功率led光源,具备使用寿命长、光输出定向性高、显色性优等特性,因此在道路照明中将会逐步得到应用。在决定大功率led的性能和路灯设计的几个关键技术中,散热设计是非常重要的一环,散热设计的好坏将直接关系到led路灯的实际应用能否成功。文章主要从大功率led的热特性着手,通过分析大功率led的散热设计流程及常见的散热方式,总结出了大功率led路灯的热设计理论计算方法,为大功率led路灯的热设计提供了参考。

第20卷　第3期 2005年6月 液　晶　与　显　示 chinesejournalofliquidcrystalsanddisplays vol120,no13 jun.,2005 文章编号:100722780(2005)0320250204 多芯片集成大功率白光led照明光源 吴海彬1,2,叶　光2,王昌铃2 (11福州大学机械工程学院,福建福州　350002,e2mail:wuhb@fzu.edu.cn; 21福建省苍乐电子企业有限公司,福建福州　350007) 摘　要:通过对自行设计的集成功率型1w白光led进行测试,发现当持续点亮900h时,其 光通量衰减只有12%,比传统支架型封装的白光led明显慢,而色温飘移也不明显。1w白 光led的色温可以覆盖

五邑大学本科毕业论文 毕业论文任务书 院系 应用物理与 材料学院 专业应用物理学学号ap1022141姓名张南生 1、毕业论文题目：大功率led散热性能的研究 2、毕业论文任务及要求： 毕业论文任务： 完成大功率led散热器对其性能的影响课题研究 毕业论文要求： （1）完成大功率led散热器对其性能的影响文献调研； （2）完成大功率led散热器种类及结构分析； （3）完成大功率led散热器散热性能分析； （4）完成大功率led散热器散热对led老化时间及发光特性的影响； 3、毕业论文应完成的项目内容： （1）完成文献调研； （2）完成大功率led散热器性能的影响因素分析； （3）完成毕业论文。 五邑大学本科毕业论文 主要参考文献资料： 1史光国，半导体发光二极管及固体照明，科学出版社，2007:15-50 2张雪粉，大功率le

研究了配粉胶、填充胶、光参数测试设备及测试方法,对大功率仿流明式led灯珠的色温参数变化的影响.研究结果表明:高折射率配粉胶可有效地提高led灯珠的光通量,但产品色度稳定性较差;低折射率配粉胶的灯珠的光通量低,产品色度稳定性高;填充胶的折射率对灯珠的色温变化影响较小,同时灯珠的光通量受填充胶折射率的影响亦较小.

对4种1w白光功率led进行了100～900ma的变驱动电流光学特性试验。分析了荧光粉转换效率随驱动电流变化的内在机理,一是由于驱动电流增大导致蓝光芯片内量子限制斯塔克效应引起峰值波长蓝移,致使蓝光与荧光粉的匹配程度降低;二是由于驱动电流增大导致器件温度升高,荧光粉的非辐射增多,且其激发态能级分裂加剧,导致部分能量降低,黄光波长出现红移现象。通过分析上述两种因素的综合作用,得出了荧光粉转换效率随驱动电流变化的规律,并据此提出改进白光led驱动电流特性的建议。

随着建设资源节约型环境友好型社会理念的不断深化,作为城市发展中重要的基础设施——道路照明,存在能耗高、浪费大等诸多问题。为此,许多城市选择安装具有节能、环保、长寿命等突出优势的半导体照明(led)路灯。但由于目前led芯片的光电转换效率还较低,消耗电能中约80%转换为热能,若不能迅速散发这一部分热能,将会导致led芯片的结温升高,最终降低led路灯的使用寿命。因此,改善大功率led路灯的散热问题是攻克大功率led路灯的关键。为此从led路灯产品的经济性以及可靠性角度出发,综合考虑影响散热器散热效果的多个因素来设计led路灯散热器。并通过cfd软件fluent进行模型的散热计算分析,验证了设计的led路灯散热器具有良好的散热性能。

创建节约型社会已经成为共识，建筑中采用节能型照明系统也已成为一种趋势。目前，大功率led在发光效率、使用寿命、光输出特性、显色性能以及绿色无污染等方面具有独特的优势，成为具有极强竞争力的新型优质光源，然而在决定大功率led能否广泛应用的几个关键技术中，

根据温度恒定时输入热量与输出热量相等的原理,设计搭建了大功率led热沉散热功率测试平台,对散热面积相等但翅片间距不等的两种直翅片式热沉进行了测试,并根据前期模拟结果对根部开孔方法强化散热的手段进行了实验对比。结果表明:翅片间距对翅片散热有明显影响,在翅片散热面积相等的条件下,一定范围内散热功率随翅片间距减少而减少。其原因在于,翅片间距减少时,翅片根部的空气停滞区增加,减少了热沉的有效散热面积,从而减少了热沉的散热功率。在翅片根部开孔可有效提高热沉的散热功率,最高可提高9.8%~16.68%。