两种高温老化方式对功率白光LED光热参数的影响

测试和比较了大功率白光LED在高温耐电(HTCD)和高温存储(HTS)两种老化条件的光热性能变化。结果表明,在HTCD老化下,光通量衰减达到40～60%;而HTS下的衰减只有10～14%。这说明,电流应力对LED的寿命影响比较大。利用热阻瞬态响应法测试和结构函数理论分析两种高温老化条件下LED的热特性,结果表明,在HTCD老化下LED热阻的变化较HTS更为明显,并且热阻变化大多体现在导热Ag胶层。这主要是由于高温条件下电流应力引起Ag颗粒的空间分布不均,使粘结界面产生空隙导致热阻发生不同程度的改变。     

大功率LED的光衰机制研究

为了研究大功率LED的光衰机制,选用了一系列的大功率白光、蓝光发光二极管分别进行恒流点亮,在点亮不同时间阶段测量其光通量、发光谱及伏安特性.发现在光衰过程中,光通量有时会上升;通过LED光谱测定,发现光谱分布有明显变化;同时,pn结内阻也逐渐变大.研究表明大功率LED光衰有较为复杂的过程:其中荧光粉老化及pn结性能退化是最主要的.文章对此进行了初步的分析,为白光LED的应用及进一步研究白光LED衰减提供了参考.     

自吸收修正系数对LED灯具光通量的影响

为精确测量LED灯具的光通量,建立了积分球+高精度快速光谱辐射计测量光通量的模型,阐述积分球原理,自吸收修正系数的测量步骤和推导过程。选取一只标称功率为9W的普通照明用自镇流LED灯进行试验。试验结果表明,自吸收修正系数对LED灯具光通量测量结果影响较大,光通量与自吸收修正系数成正相关的关系。     

温度对白光大功率LED分档集中度的影响

LED封装行业中主要在常温下测试,并对产品进行产品的分选以保证集中度及一致性,但在LED正常使用时会发出热量,工作温度升高,一些场合,其工作温度会达到50℃以上的高温,且工作温度是随机的,造成LED的关键属性会产生较大漂移,产品在高温环境下的集中度未知。针对上述问题,通过对常温下测试分档的大功率白光LED器件,在高温下进行正向压降、光通量以及光谱参量等性能测试,分析其变化规律及集中度分布,发现在高温下器件光、电、色等特性会随温度变化产生漂移,其中不同档位器件正向压降与光通量随温度变化均呈良好的线性关系,不同档位器件光谱参量随温度变化不同,但高温下集中度仍保持良好。     

挑选合适的中大功率LED灯具驱动电源

由于驱动电源对LED灯具的寿命有很大影响，因此它的性能非常关键。一些中大功率LED灯具厂商出于对性能的考虑，开始从自己生产电源逐渐向购买成熟厂商电源产品过渡。     

功率型白光LED可靠性的实验及仿真建模研究

快速推广LED产品到照明市场最主要的障碍在于长期的可靠性测试问题。由于长期的LED可靠性测试不符合快速且低成本的要求,因此本实验对白光LED进行步进式加速寿命老化测试,步进式环境温度从55oC到145oC变化。同时,对LED进行结温测试,并使用COMSOL仿真软件进行温度场分布仿真来模拟器件的发热情况,结果表明荧光胶处的温度高于LED芯片温度。在长期老化之后,对LED的光度进行测量,可以对LED的失效机理进行分析。通过研究温度对LED的光谱功率分布衰减的影响及光通量衰减的影响,发现在经过近3500 h的老化之后,LED的光衰很严重,表明电流及高温对LED的影响是极大的。     

基于LED照明灯具的散热片设计与分析

新一代大功率白光LED光源具有很多优点,如节能、环保、寿命长等,但大功率LED的散热也是一个至关重要的问题。如果LED散热问题解决不好,LED灯具工作一段时间后就会输出光功率减小,芯片加速老化,工作寿命缩短。文章从LED散热问题着手,详细介绍了目前广泛商用的大功率LED器件结构及导热途径、所用散热基片的特点,以及LED所用的散热片设计和计算方法。另外介绍了一种大功率LED在散热片上不同位置温度变化的测试结果,并推导出用于计算LED器件散热的有效公式。     

LED灯具选购指南

相对于节能灯具,LIED照明灯具已经彰显出很多特有的优势,更加符合“低碳”和“节能”理念,而且随着LED的技术进步和应用加速,将极大地推进全球的“低碳”和“节能”进程。随着一哄而上的市场,作为消费者,选用LED依然要冷静,科学地分析,选用性价比最好的光源和灯具,下面介绍大功率LED的选购的基本性能：     

多排阵列大功率LED的ICEPAK热分析

LED照明灯具由于本身体积小功率大,在工作时释放大量热量,影响其发光效率和使用寿命,散热问题一直是LED照明灯具的一个棘手问题。因此使用专门的热分析软件ANSYS Icepak对大功率LED照明灯具的散热问题进行探讨。通过数值模拟,探讨模型内的温度、速度和压力分布,以及基板的温度和压力云图,结果得出在初始风扇风速为0.005 kg/s,翅片厚度为0.018 m,翅片行间距为0.014 m时,LED关键元件基板的最高温度约为81.30℃,并得出风扇中心截面的温度、压力及速度的分布云图,以及该截面y方向中心线上的温度、压力及速度的变化曲线,反映了多排阵列大功率LED工作时的散热情况。     

大功率InGaN蓝光LED的电子束辐照效应

采用Monte-Carlo模拟与实验研究相结合的方法,针对大功率InGaN蓝光LED进行了电子束辐照效应研究。根据InGaN蓝光LED芯片材料的特点,在CASINO软件中建立了结构模型。运用Monte-Carlo模拟分析了以不同能量的电子束射入芯片材料时,电子的运动区域及能量损耗等变化情况。使用光谱辐射计对辐照前后LED进行测试,从宏观的角度研究了电子束对LED光电特性的影响。结果表明:InGaN材料对能级越低的电子能量吸收能力越强,能级越低的电子束对InGaN蓝光LED芯片的光通量及辐射通量辐照损伤影响越大。     

LED受ESD冲击前后性能的变化分析

对GaN基蓝光LED施加ESD冲击,比较LED在受到ESD冲击前后I-V特性曲线、-5 V反向漏电流以及光色电特性的变化发现在I-V特性曲线和-5 V反向漏电流有明显变化的情况下,LED的光色电特性没有明显变化。选择在受到ESD冲击后反向漏电流值为不同数量级的LED作为样品进行加速老化实验,比较样品在加速老化实验前后的I-V特性曲线、光色电特性等参数的变化。通过比较样品之间的光衰减速率,发现反向漏电流大于1 mA时,样品的光衰减明显加快。     

Life-time estimation of high-power blue light-emitting diode chips

We have proposed a new concept of metal package by which we can estimate the lifetime of blue light-emitting diode (LED) chips with high accuracy. Components in conventional LED package which may obscure the degradation behavior of LED chip itself were removed or replaced by other materials or components. Three kinds of chips from different manufacturers were analyzed in this study using proposed metal packages. In this paper, the optical and electrical characteristics such as light-output degradation and reverse leakage current of high-power blue LED chip were investigated and analyzed. Also, the relationship between light-output degradation and electrical characteristics of LED chip was described. With aging time of 5000 h, only one kind of blue LED chip shows enough light-output degradation to estimate life-time.     

基于正交实验法的高亮度大功率LED仿真设计

采用正交实验法分析反射碗和透镜两部件的各个因素对LED发光强度分布的影响,并仿真设计出优化参数后的高强度、窄光束大功率LED.这一设计方法对LED的一次光学系统设计具有一定的指导意义,并有助于提高大功率LED光学系统设计的效率,降低LED封装的试验成本.     

低色温高显色性白光LED的研究

文章论述了低色温高显色性白光LED的制备方法及其发展现状与趋势,重点分析了低色温高显色性白光LED的光色电参数．并指出了低色温高显色性白光LED制备技术的难点。同时制备了瓦级大功率白光LED,其显色性高达93,经过1,000小时老化后,色温出现漂移,显色指数仍高于83。     

大功率LED的热阻测量与结构分析

热阻的精确测量与器件结构分析是设计具有优良散热性能的大功率LED的前提。本文研究了大功率LED的光功率、环境温度和工作电流对热阻的影响规律,论述了积分式结构函数和微分式结构函数的推导过程及其主要性质,提出了大功率LED热阻的精确测量方法,并利用结构函数分析及辨识大功率LED器件的内部结构、尺寸、材料、制造缺陷和装配质量。     

用于LED的微透镜阵列的光学性能研究

功率发光二极管(LED)的发展迫切需要提高取光效率,微透镜阵列的二次光学设计是改善其光强分布的有效途径.建立了一种大功率LED的封装结构,二次光学设计采用了微透镜阵列技术,运用光线追踪法研究了这种封装结构的光学性能.分析结果表明,利用微透镜阵列技术能显著改善LED的光学性能,改变其光束分布,将LED的照度衰减降低12%以上,从而得到更加均匀的照明系统.     

Design and Simulation of High-power LED Array Packaging

Thermal management is one of the key technologies for high-power Light emitting diode（LED） entering into the general illuminating field. Successful thermal management depends on optimal packaging structure and selected packaging materials. In this paper, the aluminum is employed as a substrate of LED, 3×3 array chips are placed on the substrate, heat dissipation performance is simulated using finite element analysis（FEA） software, analyzed are the influences on the temperature of the chip with different convection coefficient, and optical properties are simulated using optical analysis software. The results show that the packaging structure can not only effectually improve the thermal performance of high-power LED array but also increase the light extraction efficiency.     

Reliability investigation of light-emitting diodes via low frequency noise characteristics

Investigation of changes of operation and noise characteristics during aging process of light-emitting diodes (LEDs) has been carried out. Several groups of different design (different optics) LEDs based on different materials (nitride-based blue and white LEDs, phosphide-based red LEDs) have been investigated. It is found that leakage current components appear due to LED’s defects and their affect is observed as increase of both the low frequency electrical noise intensity and non-ideality factor of current-leakage characteristic in small current region. No considerable changes of light intensity characteristics during LEDs aging have been observed. Noise modeling, spectral and correlation analysis of optical and electrical fluctuations show on partly correlated optical and electrical fluctuations caused by defects in the active region of the LED. Degradation processes of investigated LEDs foremost occur in the diode chip and lead to the leakage current that has important affect to the electrical fluctuation level, but practically has a weak influence to the light emission properties of LED. Phosphorous layer of white LEDs and additional optical elements have no significant influence to the reliability of investigated LEDs under given aging conditions.     

LED光取出技术研究进展

大功率白光LED目前存在着光取出效率不高的问题。介绍了提高白光LED光取出效率的主要方法与途径,包括光子晶体,表面粗化,倒装芯片,二次光学设计以及荧光粉远离。这些技术不同程度提高了LED的光取出效率,是解决其发光效率不高的有效途径。     

大功率LED整个寿命中的颜色漂移

为了研究大功率白光、蓝光LED在整个寿命中的颜色漂移,选用一系列的大功率白光、蓝光发光二极管分别进行了不同电流的恒流点亮。在点亮不同时间阶段测量了LED的发射光谱、色坐标和色温,研究了在不同电流点亮时的光通量、色坐标和色温的变化,分析了电流、时间等因素对颜色漂移的影响。结果表明,在不同电流点亮及同一电流点亮的不同时间阶段,LED的颜色不同。说明大功率LED的颜色漂移不仅是由荧光粉老化所引起,更主要的因素是材料本身的变化。文章对此进行了初步的分析,为白光LED的应用及进一步研究白光LED颜色漂移提供了参考。