全串联高功率密度紫外LED结构和散热研究

提高紫外LED光源模块的功率密度和辐照度已成为光固化应用的迫切需求。本文设计制作了一种6颗芯片串联的高功率密度UV-LED光源模块,加装了循环水冷散热器对其进行有效散热。通过仿真和实验对该模块的各项参数进行测试,证实仿真模型的预测能力。实验结果表明,全串联光源模块输入功率最高可以达到325.8 W,功率密度达到646.5 W/cm 2,此时芯片结温能够维持在130℃左右。     

用于大功率紫外LED的圆柱扰流散热器设计仿真

如何降低芯片结温成为大功率紫外LED应用的关键。本文提出了一种新型圆柱扰流水冷散热器，对光源模块进行高效热管理。采用COMSOL软件对散热系统进行热场和流场分析，分别从散热器盖板厚度、扰流柱直径、增加档板结构、流速设置四个方面进行优化仿真，有效改善流动均匀性、提高换热效果，将功率密度643 W/cm²的串联紫外LED光源模块的芯片结温由120℃降至95℃。     

高功率密度紫外LED结温测量与仿真

散热性能的好坏决定了高功率密度紫外LED的辐射效率和寿命。其中结温是判断芯片热学性能的重要指标之一。本文设计了紫外LED的水冷系统,采用正向电压法和红外测温法测量了紫外LED芯片的结温以及基板温度,同时利用COMSOL进行实验系统仿真。结果表明,在电流20 A、水冷温度20℃时,单颗紫外LED芯片的输入功率为73.38 W,功率密度815.3 W/cm~2,结温70℃。仿真与实验结果相符。     

大功率发光二极管光源模块的封装热分析

建立了大功率发光二极管（Light EmittingDiode,简称LED）光源模块的一种封装结构,采用热通路和电通路分离的改进方案,并用有限元方法对其进行热分析,比较了不同LED间隔和功率、基板底面不同对流强度等情况下光源模块的散热性能,仿真结果显示,在使用大功率（〉1W）LED时,自然对流不能满足光源模块的散热要求,必须加载强制对流装置。     

功率型白光LED研究进展

综述功率型白光LED的研究现状和存在的问题,并着重从LED芯片、封装技术和半导体照明灯具三个方面对白光LED的研究方向进行详细的评述。为实现节能、高效、环保的半导体照明,在芯片方面重点开发功率型高效蓝光和紫外LED芯片的半导体照明光源,提高其发光效率;在封装方面研究照明用功率型LED的封装技术,并提高其光提取效率和空间色度均匀性和改善散热技术;在LED灯具方面开发功率型白光LED的半导体照明系统,设计LED专用驱动模块,研究半导体照明灯具的散热技术及其可靠性和色度均匀性问题,解决太阳能电池系统与LED照明系统的集成技术,以及降低半导体照明灯具的成本价格等是我们今后研究的重点。     

固态紫外光源的研究进展

随着半导体技术的发展,紫外(UV)LED的性能得到了很大提高,应用市场也在快速扩张。文章主要介绍近年来UV-LED芯片设计、器件封装、系统设计及应用等方面的研究进展。深紫外(DUV)LED芯片辐射效率较低,因此降低位错密度、提高芯片外量子效率是当前DUV-LED亟待解决的技术问题。而DUV-LED的应用研究仍然处于原理性的探索和验证阶段,大规模应用时面临辐射效率低、功率密度低和价格高的障碍。近紫外(NUV)LED芯片的辐射效率达到30%以上,单颗功率密度较大,可实际用于各种紫外应用领域。针对各种应用需求,已有各种UV-LED的封装结构和系统被设计和开发出来,能够制作出较大功率密度的NUV-LED光源设备。而UV-LED在医疗、生物检测、杀菌消毒、光降解、光固化等领域的应用也在不断研究开发中。     

新型紫外LED光催化模块的性能研究

紫外发光二极管(紫外LED)搭配二氧化钛光触媒是一种应用于处理异味和挥发性有机废气(VOCs)的新型解决方案。目前市面上主流的紫外LED光催化方案存在以下痛点问题：(1)VOCs实际处理效果不佳,达不到使用预期;(2)紫外LED光源可靠性问题很多,主要表现为紫外LED被ESD击伤漏电甚至死灯、紫外LED亮度衰减过快等。本文从光源封装、光源散热和模块结构等方面出发,通过光学仿真和结构优化设计,开发了一款新型的紫外LED及其光催化模块,并获得了授权专利。通过可靠性试验验证,此新型紫外LED抗ESD能力高于±8000 V,防硫化效果好,使用寿命达3万h以上,其各项性能均明显优于市面上主流产品。此新型紫外LED光催化模块在标准1 m³试验舱内进行臭气和VOCs处理效果测试和杀菌消毒效果测试,结果发现：(1)氨和硫化氢的去除效率高于90%;(2)苯和甲苯的去除效率高于86%,甲醛的去除效率为92.5%;(3)白色葡萄球菌8032的杀灭率为99.90%,甲型流感病毒H3N2的杀灭率高于99.98%。     

机动车灯具用LED光源模块散热技术研究

LED光效高、寿命长、体积小、响应快,是机动车灯具的理想光源,散热问题制约了LED优势在机动车灯具上的发挥。文章从LED光源散热结构出发,分析优化光源模块中LED芯片的集成密度。计算和实验结果表明,光通量一定的情况下,多颗芯片封装的光源比单颗芯片封装的光源热阻小,且芯片之间无光能量自吸收现象,这种光源模块有助于解决机动车LED灯具等紧凑型灯具的散热问题。     

基于金属基板与陶瓷基板的COB LED散热性能分析

随着COB LED光源功率不断增大,散热问题已成为影响其性能稳定性的重要因素。本文详细阐述电压法测量COB LED光源热学性能的工作原理及测试步骤,并测试分析两种不同基板材质的大功率COB LED光源散热性能。实验结果表明在同等条件下,采用铝基板的COB LED光源热阻更小,散热性能更佳。     

紫外LED光刻光源系统的研究进展

紫外LED光刻光源具有价格低廉、体积小、能耗低、寿命长、环保等诸多优点,因而近年来受到国内外学者的广泛关注。本文简要分析光刻光源系统的结构,归纳紫外LED光刻光源的特点,详细阐述现阶段国内外对紫外LED光刻光源系统的最新研究进展及成果,通过对系统输出光特性的综合分析与讨论全面综述了紫外LED光刻光源系统的光学设计方法,为紫外LED应用于高端微加工设备的进一步研究提供有益参考。     

LED光源散热装置专利简介

1 具有强化散热的高功率发光二极管电灯 公开(公告)号:CN101109502 摘要:一种高功率LED电灯,包括具有填充液体的腔室的容器,提供高功率LED光源穿透该液体的光源模块、轴向导热器,后者具有第一部份邻近该光源模块与第二部分在该液体中沿着该腔室的轴向延伸至远离该光源模块,将热从该光源模块通过该液体传递到该容器.     

LED灯的散热问题研究

LED作为第四代照明光源,有光效高、寿命长、响应快和环保等特点,但是完全取代传统的光源还面临着许多技术难点,其中散热问题是限制LED灯具发展的一个重要因素。本文通过分析LED灯具热量传递过程,论述了目前LED灯散热研究的方法,对未来LED散热问题的研究发展作了展望。     

街灯

Aeroblades是Speirs＋Major为著名的LED光源创新商Cree设计的,基于城市照明系统的LED模组。与Cree合作,Speirs＋Major得以从光源开始设计该系统,以达到LED最佳的性能。因为LED的热性能对寿命长短是至关重要的,每个Aeroblade的整体形式都被设计成它的散热器。其结果是造就了完全集成的外观和性能。     

利用高压钠灯灯具放置一体式LED光源的可行性分析

目前LED所替换的大功率道路照明灯具,受LED光源散热的影响,均为直接更换灯具,造成了巨大的浪费。本文设计了一款集光源、散热、驱动器于一体的LED光源,对于保留原高压钠灯灯具壳体,直接更换为LED光源的可行性进行了研究分析。实验结果表明,利用高压钠灯灯具放置一体式LED光源完全可行。     

高功率密度紫外LED封装模组及其光固化应用

紫外LED芯片技术的快速进步,推动了其在光固化领域的应用。为了更好地满足工业生产应用的要求,开发了由铜板和Al N板构成的三明治结构的高功率密度紫外LED封装模组,兼顾了高效导电和导热性能。实现了单模组6颗芯片封装,辐射面积0.6 cm~2,输入功率432 W,功率密度720 W·cm~(-2),辐出度230 W·cm~(-2),辐射效率32%。由此制造出了性能卓越的大功率紫外LED光固化设备,在装饰板生产线以及光纤拉丝塔上得到应用。结果表明,紫外LED光固化设备具有节能80%的节能效果,且能大幅度提高产能,将为紫外光固化行业带来更多的革新和机遇。     

基于不同散热模式LED的光电热特性研究

本文分析了中小功率LED新型散热模式——垂直散热的潜在优点。与传统散热模式——水平散热相比．新型垂直散热LED具有亮度高、散热快、光衰小、稳定性高等优点。本文对不同散热模式LED的结构、散热方式、光衰及色坐标漂移进行了分析对比,并进行热特性模拟和实验测试分析。从散热、可靠稳定性及成本体积等各个方面研究了基于垂直散热结构的LED光电热特性。指出垂直散热结构中小功率LED是目前应用照明光源的发展趋势。     

基于不同散热模式LED的光电热特性研究

本文分析了中小功率LED新型散热模式——垂直散热的潜在优点。与传统散热模式——水平散热相比,新型垂直散热LED具有亮度高、散热快、光衰小、稳定性高等优点。本文对不同散热模式LED的结构、散热方式、光衰及色坐标漂移进行了分析对比,并进行热特性模拟和实验测试分析。从散热、可靠性、稳定性及体积、成本等方面研究了基于垂直散热结构的LED光电热特性。认为垂直散热结构的中小功率LED是目前照明应用的优秀光源。     

LED光源防爆灯散热问题的改进

为了改进LED光源防爆灯散热问题,在灯体结构上设计了特殊散热结构,使LED光源温度不超过规定限值,提高LED光源防爆灯的使用寿命。     

LED选型要注意散热、控制要求和光源功率

LED的选型应注意：①散热。由于LED被封装在环氧树脂里面,为保证其正常工作,必须具有良好的散热性能。如选用自带温度保护的LED,当温度超过50℃时,应能自动减低功率以满足起其散热要求。②控制要求。为实现LED的强烈的动感、丰富的色彩和多变的图案等效果,需每个灯单点控制,即在每个LED内装设一个芯片就能实现完美的点阵控制效果。③光源功率。目前1W功率型LED,350mA恒流驱动电源,其效率可达75％左右。     

LED路灯散热器散热性能的数值模拟

提高LED散热性能是提高LED可靠性的关键技术之一。利用数值模拟的方法对大功率LED路灯散热器进行散热性能的研究。运用Ansys Icepak软件研究了LED散热器的翅片高度、厚度、间距对LED结温的影响,结合金属热强度指标对各几何参数进优化。优化后的LED散热器翅片的质量减少39.76%,而LED的结温为61.33℃,仍然在正常工作温度范围内。