Spacing optimization of high power LED arrays for solid state lighting

This paper provides an analytical approach to determine the optimum pitch by utilizing a thermal resistance network,under the assumption of constant luminous efficiency.This work allows an LED array design which is mounted on a printed circuit board(PCB) attached with a heat sink subject to the natural convection cooling. Being validated by finite element(FE) models,the current approach can be shown as an effective method for the determination of optimal component spacing in an LED array assembly for SSL.     

Ceramic-metal package for high power LED lighting

High power light-emitting diodes (LEDs)lighting has drawn a great interest in the field of street light system in recent years.Key parameters for successful launching of LED street light in the commerc...     

基于共晶焊接工艺和板上封装技术的大功率LED热特性分析

采用ANSYS有限元热分析软件,模拟了基于共晶焊接工艺和板上封装技术的大功率LED器件,并对比分析了COB封装器件与传统分立器件、共晶焊工艺与固晶胶粘接工艺的散热性能。结果表明:采用COB封装结构和共晶焊接工艺能获得更低热阻的LED灯具;芯片温度随芯片间距的减小而增大;固晶层厚度增大,芯片温度增大,而最大热应力减小。同时采用COB封装方式和共晶焊接工艺,并优化芯片间距和固晶层厚度,能有效改善大功率LED的热特性。     

基于热管散热的人功率LED热特性测量与分析

提出了一种新型结构的同路热管,建立了回路热管性能测试试验装置.在相同的测试条件下,研究了热负荷、倾角等对回路热管的起动特性和均温特性、热阻等传热性能的影响.试验结果表明,热管散热器的热阻在0.21 K/W～2.6 K/W之间,且整个散热器具有均匀的温度分布.与当前的LED散热器相比,这种结构的热管散热器具有散热效率高、结构紧凑、加工方便、热阻小、重量轻、成本低等特点,可以满足大功率LED散热的要求.     

热界面材料对高功率LED热阻的影响

散热不良是制约大功率LED发展的主要瓶颈之一, 直接影响着大高功率LED器件的寿 命、出光效率和可靠性等。本文采用T3ster热阻测试仪和 ANSYS热学模拟的方法对LED器件进行热学分析,以三种热界面材料(金锡,锡膏,银胶)对LE D热阻及芯片结温的影响为例,分析了热界面材料的热导率、厚度对LED器件热学性能的影响 ,实验结果表明界面热阻在LED器件总热阻中所占比重较大,是影响LED结温高低的主要因素 之一;热学模拟结果表明,界面材料的热导率、厚度及界面材料的有效接触率均会影响到LE D器件结温的变化,所以在LED器件界面互连的设计中,需要综合考虑以上三个关键参数的控 制,以实现散热性能最佳化。     

大功率LED散热结构研究

目前大功率LED灯具的散热问题已经成为制约LED行业深入发展的瓶颈,体积小、重量轻、结构相对简单、制造加工成本低的散热器是研究的主要方向.不同的散热器由于结构设计不同,工作时散热特点也不尽相同.本文在实测现有主流LED灯具散热器并总结分析散热效果,进而提出传热-散热一体的LED灯具散热器结构设计理念,并对LED灯具工作温度场的分析,验证了传热跟散热一体化设计的理念.     

一种利用有限元法模拟LED芯片结点温度的方法

提出了一种以有限元法估算发光二极管(LED)光源模块结点温度的方法,提出了较详细的计算步骤,最后以6只1 W大功率LED组成的光源模块为例,演示如何以实测为基础,实测与软件试算相结合来估算LED光源模块的芯片结点温度.结果证明该方法具有较好的预测性,可以用来研究LED光源模块的温度分布,从而为研究LED封装材料匹配性、系统可靠性提供一定的参照.     

大功率数码管驱动电路的优化设计

对大功率数码管（LED）的功耗进行了分析和计算,指出大功率LED不能简单地用七段译码器进行驱动,而必须进行专门设计。以5英寸数码管为例,对其译码驱动电路进行了对比研究,指出在各种驱动电路中,基于数字芯片MC1413的驱动电路是最优设计。设计了实验电路,实验结果验证了理论分析的正确性和所提出方法的可行性。     

高功率密度LED驱动电源的设计

我国目前的照明主要以低效率的照明为主,LED由于其具有高效、节能、环保、可靠、长寿命等优点,正逐渐进入照明领域,对缓解目前环境恶化和能源短缺有重要意义.LED的性能与驱动电源性能和使用环境密切相关,需要开发出高效可靠的LED专用驱动电源与之配套.当前LED驱动电源存在功率密度、功率因数和效率较低等问题,因此开展高功率密度LED驱动电源的研究意义深远.     

大功率白光LED的结温测量

大功率LED器件的结温是其热性能的重要指标之一,温度对LED的可靠性产生重要的影响。采用板上封装的方法,利用大功率芯片结合金属基板封装出了大功率白光LED样品,利用LED光强分布测试仪测试了器件的I—V曲线,用正向电压法测量了器件的温度敏感系数,进而通过测量与计算得到器件的结温和热阻。最后利用有限元对器件进行实体建模,获得了器件的温度场分布。测量结果表明：正向电压与结温有很好的线性关系,温度敏感系数为2mV·℃^-1,LED的结温为80℃,热阻为13℃·W^-1。有限元模拟的结果与实测值具有良好的一致性。     

功率型LED模组基板横/纵向散热性能研究

为了研究LED模组的散热性能,对其基板的横向和纵向散热性能进行了对比研究。首先建立加快基板横向和纵向散热性能的有限元模型,即在基板上覆盖高导热层和基板内添加高热导率热沉结构。并运用有限元(FEM)分析方法对两种基板的散热效果以及基板和LED芯片温度分布的均匀性进行了对比分析。最后,对于基板上覆盖高导热层的结构,结合实际工艺和散热性能的考虑,进一步优化了高导热层的厚度。     

基于ADP3806的高功率LED驱动电路设计

设计了一种基于ADP3806的高功率发光二极管(LED)的高效驱动电路。ADP3806是一款开关模式电源控制器,拥有双环路恒定电压和恒定电流控制、远程精确电流检测以及关断和可编程可同步开关频率,能提供恒定电流。同时在设计中利用单端原边电感转换器(SEPIC),其可以提供一种可以高于或低于输入电压的输出电压,在适当的占空比下工作,使连续传导模式(CCM)和脉冲宽度调制(PWM)控制变得简单,提高了效率,并且避免由变压器泄漏电感带来的电压尖峰和振铃。从而在需要进行升压和降压转换来同时驱动多个高功率LED的场合,这个设计是非常适合的。     

提高小功率白光LED热特性的新方法

在传统直插式LED封装方法的基础上,提出了一种在环氧树脂中添加氮化硼(BN)填料的改进LED封装工艺。测量了BN填料质量分数与导热系数的关系,利用有限元分析软件ANSYS分析和实验测试了采用改进封装工艺φ5 mm白光LED的芯片结温、热阻等参数,并与传统封装方法的白光LED进行比较。结果表明:采用改进封装结构φ5 mm白光LED结温比传统封装方法下降4.5℃,热阻下降了17.8%,同时提高了初始光通量,降低了光衰。     

Integrated Cuk-forward converter for photovoltaic-based LED lighting

An integrated Cuk-forward converter for a photovoltaic (PV)-based light emitting diodes (LED) lighting system is presented. In this converter, the Cuk converter delivers the solar energy via PV cell modules to a battery bank in charging mode during the daytime. However, the zero voltage switching (ZVS) forward converter drives the LED lighting system in discharging mode during the night time. Power switches in the Cuk converter and ZVS forward converter are integrated to reduce the component count and the synchronous switch is used in the circuit to reduce the conduction losses and increase the circuit efficiency. Thus, the advantages of the proposed converter are smaller size, lighter weight, fewer components and higher efficiency. Experimental results based on the laboratory prototype rated at 200 W are presented to verify the effectiveness of the proposed converter.     

大功率LED封装有限元热分析

介绍了有限元软件在大功率LED封装热分析中的应用,对一种多层陶瓷金属(MLCMP)封装结构的LED进行了热模拟分析,比较了不同热沉材料的散热性能,模拟了输入功率以及强制空气冷却条件对芯片温度的影响.结果表明当达到热稳态平衡时,芯片上的温度最高,透镜顶部表面的温度最低,当输入功率达到3 W时,芯片温度超过了150℃,强制空冷能显著改善器件的散热性能.     

10W COB集成LED光源的性能分析

随着发光二极管(LED)的发光效率、寿命、可靠性等性能的逐步提高,特别是大功率LED的发展备受人们关注,已经开始作为光源应用于普通照明领域中。但是大功率LED的散热问题是阻碍其迅速发展和推广普及的难题之一。从光色电热等性能方面,详细介绍了10W COB集成LED光源的研究进展,通过封装材料的选择和封装工艺的改善,可以有效改善LED的热阻性能,实测器件热阻值Rth=4.6K/W。     

应用于大功率LED器件的回路热管散热研究

为解决大功率LED的散热问题,提出一种应用于大功率LED散热的微型回路热管,研究了充液率和倾斜角度对热管冷却大功率LED的启动性能、结温和热阻等特性的影响.研究结果表明:热管的最佳充液率为60％,系统的总热阻为7.5 K/W,此时对应的热管的热阻为1.6 K/W;热管的启动时间约为6.5 min,LED的结点温度被控制在42℃以下,很好地满足了大功率LED的结温稳定性要求.     

倒装芯片衬底粘接材料对大功率LED热特性的影响

针对倒装芯片(Flipchip)大功率发光二极管器件,描述了大功率LED器件的热阻特性,建立了Flipchip衬底粘接材料的厚度和热导系数与粘接材料热阻的关系曲线,以三类典型粘接材料为例计算了不同厚度下的热阻,得出了Flipchip衬底粘接材料选择的不同对大功率LED的热阻存在较大影响的结论.     

大功率LED伏安特性模型研究

研究了大功率LED芯片的伏安特性。基于LED 芯片的特殊性,从经典的PN结伏安特性出发,进行理论推导并通过选择不同的基函 数,构建出了大功率LED芯片的伏安特性新 模型和优化模型,模型中的系数采用最小二乘法进行确定。对大功率LED芯片的实测 伏安特性数据表明,本文构建出的优化模型比经典的PN结模型更能准确表征LED的伏安特性 ,与实测的伏安特性数据一致性更高,更具实用价值。     

一种高效率，高功率因素的分段式线性恒流LED驱动器

本文基于自适应分段式线性架构,提出了一种高效率、高功率因素的线性恒流LED驱动器。在输入电压变化时,该LED驱动器可根据分段LED电压降自动切换LED灯串,增加了LED被点亮的时间,在提高系统效率和功率因子的同时,还简化了系统设计。由于不需要电解电容和磁性元件,该LED驱动器可以实现小体积、长寿命和低成本。驱动器采用0.8μm 5V/40V HVCMOS 工艺完成了流片,有效面积为820×920μm2。测试结果显示：内部基准电压为500±7mV,标准偏差仅为4.629mV,因此输出电流将被精确设定。在220V,50Hz市电输入,三串LED灯串个数之比为47:17:16的情况下,系统实现了高达0.974的功率因素和93.4%的转换效率。