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答案下期发表1.试述LED的结温。2.试述LED的热阻。1试述LED的光谱特性。LED所发出的光并不是单一波长,其波长分布如图1所示。LED的波长分布有的不对称,有的则具有很好的对称性,具体取决于LED所使用的材料种类及其结构等因素。不同LED的光谱分布     

柔性LED球泡灯的光热电性能

基于一种螺旋形状、可拉伸的蚊香形灯丝,通过拉伸灯丝制备得到一种新型柔性LED球泡灯,灯丝采用倒装芯片,利用导热性能较好的树脂做基板,使用热导率好的氦气作为封装气体。从光热电性能方面对这种LED球泡灯进行研究,研究表明:随着输入电流增大,发光效率先增大后降低,最大发光效率为125 lm/W;电流增大,光谱图的峰值波长的强度变大;色温稳定为2 500 K,暖白光适合做气氛灯具;光分布图说明发光均匀性良好;灯丝结温随电流增大均匀增加,电流每增加5 mA结温增加约15℃,热阻随电流增大呈现减小趋势,散热效果变强。     

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。     

功率LED热特性分析

随着LED功率的升高,热应力对LED的影响越来越显著,过高的结温不但会使器件寿命急剧衰减,还会严重影响LED的峰值波长,光功率,光通量等诸多性能参数。因此精确掌握LED器件的温升规律便成为了提高设备工作可靠性和芯片结构设计的关键所在。本文通过标准电学法对不同颜色的1W功率LED及不同功率的GaN基白光LED的结温和热阻进行了测量,实验结果表明：同种结构LED的温度系数K虽然离散但比较接近,不同结构LED芯片K明显不同;在相同衬底材料,相同芯片结构条件下,LED芯片结温会随芯片功率的增大而升高。并首次进行了变电流下不同功率LED芯片的结温和热阻测量,发现无论功率大小,结温均随热电流的增大而上升,功率越大,上升幅度也越大。随着LED两端所加电流的增大,3W白光LED的热阻呈上升趋势,而1W白光LED的热阻随电流增加基本不变。     

基于LM3421的大功率LED驱动电路的设计

对列车前照灯的工作要求,设计出一种大功率LED恒流源驱动电路。电路采用脉冲电流驱动的方式,可驱动多颗大功率LED,同时引入外部温控模块对LED结温进行闭环控制。通过调节PWM使能信号的占空比,从而控制LED的工作时间,保证结温不超过设定值,降低其热衰减,提高LED发光效率。整个驱动电路结构简单,电路性能可靠,能够适应轨道车辆的工作环境,满足了大功率LED照明的电压电流工作要求。     

大功率LED加热曲线的测量与研究

LED工作结温的测量是LED应用到照明领域中的重要课题.由于LED在测量过程中加热和降温过程的存在,为排除其造成的误差必须完整测量LED被电流阶跃加热的电压响应曲线.本文通过Keithley S2400源表对大功率白光LED系统的K系数、工作结温及加热曲线进行测量,讨论了电压采样频率对于测量的影响,并试图讨论电压加热曲线与不同封装的关系,最后通过NI 5922数据采集卡对加热曲线的测量并测得数据进行一定的处理,讨论了由于采样延时、电流过充及上升沿非线性对LED加热曲线及结温测量造成误差的解决方案.     

热界面材料对LED车灯结温的影响

随着LED芯片功率不断提高所导致的热流密度逐渐增大,结温成为影响LED芯片性能稳定性的关键因素。为有效降低结温,研究如何利用高效的热界面材料,提高芯片与热沉之间的传热。以实际LED车灯为研究对象,进行了不同导热系数热界面材料的性能测试和LED车灯结温试验,配比得到了导热系数较优的液态金属热界面材料。同时,利用计算机对所建模型进行了数值模拟仿真,仿真结果与试验结果相吻合,验证了所建模型与仿真方法的准确性。结果表明:混有铜纳米颗粒的液态金属铋基合金形成的热界面材料导热系数能够达到10.42 W/(m·K),通过降低芯片与热沉之间的接触热阻使LED结温降低了7℃。以上结果为今后LED芯片热界面材料的制备与选择提供了新思路。     

LED光谱特性及其在中间视觉下的应用

为了研究中间视觉下LED的光度特性,运用LED光色电综合分析仪测量了不同电流下五种颜色多个LED的光谱,然后计算了不同中间视觉亮度下的光通量,并分析和研究了中间视觉修正系数Rm随电流和亮度的变化。研究表明:电流在12～24mA范围内,同一颜色LED的相对光谱整体变化小于8%,因此在普通照明要求下,可以用平均光谱来描述LED的相对光谱。在中间视觉下,绿、白这两种颜色LED的中间视觉修正系数Rm的对数与亮度的对数存在线性关系,红、黄、蓝LED的Rm的对数与亮度的对数存在二次曲线关系。其中,蓝、绿、白LED的Rm随亮度增大而减小,红、黄LED的Rm随亮度增大而增大。该研究为中间视觉下LED灯具的设计提供了理论基础。     

植物照明LED光源光度系统与光量子系统转化系数的计算和应用

植物对光的利用是以光子为单位吸收和转化的,采用光量子系统中光量子数或光量子密度为单位研究植物对光照强度的需求更合理科学。快速估算光度系统与光量子系统度量单位的转化系数,有利于准确展示科研结果。本文分析得到380～780 nm波段中不同波长的转化系数,在波长550 nm时,转化系数最大,为147.858 lm/μmol。对于单峰LED光谱提出“三点估算法”,转化系数的计算值β与估算值β′之比的平均值为86.1%～93.4%,估算值β′的准确性与光谱的半峰宽、形态密切相关。对于蓝光+红光、蓝光+红光+绿光、白光+红光多种灯珠组合的目标光谱,β与β′之比的平均值为96.1%～105.9%。该研究结果能够快速计算lm、μmol或lx与μmol/(m²·s)的转化系数,为LED在植物照明领域的广泛应用提供技术支持。     

国际照明计量与测试技术的新进展

<正>近年来,节能环保的LED照明技术和产业快速发展,照明计量测试技术的发展也主要体现在满足LED照明相关的发展上。LED结温的测量和控制得到更多的重视和应用。LED的光谱分布、空间分布等特性与传统光源相比具有显著的差异。对应于光源光谱差异,光谱辐射测量手段越来越多地应用于光度、辐射度和色度测量。光谱辐射计(又称光谱分析仪等)的制造及其特性测量技术(包括矩阵法杂散光修正技术)得到快速发展和提高,甚至已经运用到手持式光照度计中。     

基于热电分离式理念的LED车灯光源的开发

基于热电分离式理念开发出一种功率为25 W且散热性能极佳的汽车灯照明用LED车灯光源,同时利用积分球系统和结温测试仪对其光热特性进行了表征,并利用快速温度变化实验箱通过冷热循环试验对其可靠性进行了验证,最后与目前应用较为广泛的卤素灯进行了对比研究。结果表明,当环境温度为30℃时,LED车灯光源的结温为118. 59℃;与卤素灯相比,LED在能耗仅为卤素灯46. 84%的前提下,其光通量、光功率、光效分别是卤素灯的2. 6倍、1. 34倍、5. 56倍;当环境温度为65℃,LED车灯光源工作6 000 h之后,光通量几乎无衰减;当循环初始温度为20℃时,光源经-40～85℃冷热循环100 cycle后仍然保持正常工作状态,完全满足实际工程应用要求。     

高效率窄光谱LED模组技术研究

研究了不同的集成封装窄光谱LED技术方案,获得光谱半宽10 nm左右的LED模组。实验表明,集成滤光片的模组光谱半宽显著减小,但是峰值波长随着光出射角偏离轴线而增加,在积分测试条件下经过滤光片的积分光谱半宽比单一方向的光谱半宽增加。利用不同的封装结构研究了其内部光场分布对发光效率的影响,实验表明TIR透镜可以有效的将LED器件发出的光集中到小的光束角内,而小的LED光分布角可以有效地提高窄光谱模组在轴线方向的能量分布,进而提高其总发光效率。实验证实经过内部准直的集成滤光片LED模组具有更高的整体效率和光谱半宽性能,可以通过在窄光谱模组的滤光片器件之前整合窄光束角的透镜有助于获得更好的积分光谱半宽,这对于进一步改善用于通信、生物等超越照明领域LED器件的发光效率具有指导意义。     

基于电流和双高斯模型的RGB LED光谱仿真与研究

为了探究电流改变对RGB LED芯片光度学、色度学参数产生的影响以及双高斯模型在不同电流下对RGB LED芯片光学特性的预测准确性。结果表明,随着驱动电流IF的增加,红光光谱向长波方向移动,绿光和蓝光光谱产生蓝移,RGB LED芯片的半高宽呈线性增加。不同电流下,双高斯模型拟合得到的光谱与实测光谱接近,红色芯片拟合光谱与实测光谱的相关系数最高为0.993257,绿色为0.994372,蓝色为0.992654,色品坐标(x,y)误差均在3%以内。RGB LED混合高、低色温白光,拟合光谱与实测光谱的相关系数在0.984267以上,拟合色坐标与实测色坐标接近。双高斯模型适用于不同电流下RGB LED混合白光设计,具有一定的理论指导和实践依据。     

汽车前照灯光谱分布差异对回复反射器光度色度的影响

为了研究汽车前照灯光谱分布差异对回复反射器光度色度的影响,运用光谱仪测量了H1、H7、D2S和LED汽车前照灯的光谱分布,测量了白色、琥珀色和红色三种回复反射器的光谱反射率曲线,通过计算得到同一种反射器在不同光源照射下的发光强度系数和色坐标。研究表明:白色反射器的发光强度系数受照射光源光谱分布差异的影响小于1.5%,可以忽略;而琥珀色和红色反射器受照射光源光谱差异的影响较大。D2S照射琥珀色和红色反射器,发光强度系数为标准光源A照射下的97.51%和68.22%;LED照射琥珀色和红色反射器,发光强度系数仅为标准光源A照射下的85.02%和54.62%;同时在D2S和LED照射下,琥珀色反射器偏绿而红色反射器偏黄,色坐标均不满足GB 4785—2008的要求。该研究对LED汽车前照灯、回复反射器的设计和检测具有重要意义。     

大功率白光LED灯具散热优化方案

设计了一种大功率白光LED筒灯的实际封装结构,利用有限元软件模拟其稳态下的温度场分布,得出LED芯片最高温度为110.5℃,散热器温度范围为71.6℃ ～ 75.9℃.计算结果与实验测量结果吻合,在此基础上,根据热分析与传热学原理对模型进行材料和结构优化.最终得出一个最优化方案,使得结温降至79.O℃.     

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。     

适用于霍尔电流传感器的温漂补偿电路设计

霍尔电流传感器中存在的温漂会影响传感器的精度,特别是在极端高温和低温下影响更加明显,这限制了霍尔传感器 应用的场合。 针对该问题本文设计实现了一种适用于霍尔电流传感器的宽温度范围温漂补偿电路。 温漂补偿电路通过将增益 补偿与带隙补偿相结合,在霍尔电压放大电路中采用与霍尔元件形状材料均一致的负载电阻,补偿了霍尔元件的温漂误差;同 时利用带隙基准电路产生的高低温补偿电流实现对放大器电路的尾电流的温度补偿,使得霍尔电流传感器可以在更宽的温度 范围内保持灵敏度稳定。 采用 GF0. 18 μm BiCMOS 工艺制程,仿真验证表明,在 5 V 电源电压下,电路在-40 ℃ ~ 140 ℃的宽温 度范围内,灵敏度温漂误差小于 0. 3%,温漂系数达到 35 ppm/ ℃ 。 相较于其他温度补偿设计,该设计实现了对霍尔传感器高阶 温度误差的补偿,使得霍尔传感器具有更宽的工作温度范围以及更小的温漂误差,且不需要额外的数字处理电路,具有较高的 工程应用价值。     

基于环境温度的LED路灯寿命快速评估方法探讨

为了快速预测LED路灯寿命,需要探求一种高效方法.环境温度可影响结温进而改变LED路灯的各种特性.散热结构不同的LED路灯温度-光通量间的线性相关系数可能有差异,通过实验验证了这个猜想.该线性相关系数与灯具的实际效果正相关,可用于LED路灯寿命的快速评估.     

基于电致发光效应的非接触式碳化硅MOSFET结温在线检测方法研究

碳化硅(silicon carbide,SiC)金属半导体场效应管(metal semiconductor field effect transistor,MOSFET)以其优异的材料特性成为一种很有前景的高功率密度和效率的器件,其工作结温是评估器件运行可靠性的关键指标。文中提出一种基于SiC MOSFET体二极管电致发光效应的非接触式的在线结温检测方法。首先从理论角度分析SiC MOSFET体二极管电致发光的原理,并对电致发光的光谱特性进行研究,分析和比较可用于结温测量的3种温敏光参数。其次通过检测具备负温度系数的发光峰光强,并辅以对SiC MOSFET体二极管导通电流的检测,实现了结温的动态提取,检测分辨率达3.1mV/℃。并且在Buck电路中验证该方法的可行性,检测误差在±3℃以内。该方法基于SiC MOSFET体二极管的电致发光检测,具备固有电气隔离的特点,特别适用于高压应用场合下SiC MOSFET的非接触式结温检测。     

纳米SiO_2对远程荧光基白光LED器件性能影响的研究

利用高温热压成型工艺制备纳米SiO_2混合的远程荧光粉膜,并封装成白光LED器件,利用荧光光谱仪、紫外-可见光-近红外光谱仪研究SiO_2浓度和输入电流对远程荧光粉膜和白光LED器件的光谱性能的影响。研究结果表明:膜材料和器件的发射强度随着SiO_2浓度的增加,先提高后降低,在浓度为0.006 3 g/cm~3时,白光LED器件光通量达到360.52 lm,提高了3.82%;器件的色坐标和光谱分布曲线在不同电流驱动下,变幅较小,具有一定的稳定性,蓝光、黄光和白光的光功率均随着电流线性提高,因此,纳米SiO_2在优化白光LED器件封装中具有一定的应用价值。