Thermal and Mechanical Analysis of High-Power LEDs With Ceramic Packages

In this paper, we present the thermal and mechanical analysis of high-power light-emitting diodes (LEDs) with ceramic packages. Transient thermal measurements and thermomechanical simulations were performed to study the thermal and mechanical characteristics of ceramic packages. Thermal resistances from the junction to the ambient were decreased from 79.6 to 46.7degC/W by replacing the plastic mold with a ceramic mold for LED packages. Thermomechanical stress induced in the heat-block test was simulated using a finite-element method. Higher level of thermomechanical stress in the chip was found for LEDs with ceramic packages, despite less mismatching coefficients of thermal expansion, compared with that with plastic packages. The thermomechanical-stress components in the direction of the thickness were found to be larger than that in other two directions. The results suggest that the thermal performance of LEDs can be improved by using ceramic packages, but the mounting process of the high-power LEDs with ceramic packages is critically important and should be the reason for causing delaminating interface layers in the packages.     

基于热管散热的LED器件封装热分析

大功率发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)结点温度的高低汽接影响到LED的寿命和可靠性,故保持LED结温在允许的范围内,是大功率LED封装和应用必须解决的核心问题.提出将扁平热管应用在大功率LED的散热上;比较了扁平热管和铜板两种散热方式下 LED的结点温度和热阻的热特性.研究结果表明,在输入功率为3 W时,热管冷却LED的结点温度为52℃,而铜板冷却LED的结点温度为83℃,对应的系统总热阻分别为8.8 K/W和19K/W.由此证明,在大功率条件下,热管的散热能力明显优于传统的铜板散热.     

单芯电缆热时间常数的理论计算与试验研究

由于电缆热容的存在,当施加阶跃电流时,电缆温度随时间逐渐变化,经一段时间后达到热稳态,导体温度变化的速度一般用热时间常数来反映。为此,以单芯电缆为研究对象,介绍了电缆热时间常数;建立了电缆本体及周围介质的暂态热路模型并进行简化等效;计算了空气敷设和直埋敷设单芯电缆的热时间常数;并在试验现场进行了阶跃电流下的单芯电缆温升试验,通过对实测导体温度暂态过程的曲线拟合求得了电缆实际的热时间常数,验证了理论计算的正确性。电缆的热时间常数可用于估算阶跃电流作用下的导体暂态温度响应、以及到达最高允许温度所需要的升温时间,为电缆的运行状态监测及故障预警提供理论支持。     

击距系数的实验研究与理论分析

针对经典电气几何模型认为雷电先导对导线、避雷线、大地三者之间击距相等的不合理问题,提出了用击距系数来描述雷电先导对导线与大地击穿强度的差别;依据长间隙放电与雷击放电的相似性,开展了棒-板间隙实验以得到击中目的物概率为50%时雷电先导与地面、导线之间的位置关系。实验结果显示击距系数随线路高度的增加而减小,实验结果修正之后得到击距系数与线路高度之间的关系,并依据电磁场理论的知识推得雷电先导击中地面的临界场强为500kV/m;导线的临界击穿强度随线路高度变化满足一定关系时,计算分析所得的击距系数与实验所得的非常接近。实验所得的击距系数公式可用于线路绕击防雷计算中。     

SVPWM过调制算法的理论分析与实验应用

过调制算法能够有效提高逆变器的输出基波电压,对缩短电动机的动态响应时间、扩大稳态运行区域是十分有意义的.研究了一种基于SVPWM的过调制算法,并对过调制区的谐波成分进行了分析.最后在Matlab/Simulink仿真软件和350 kW鼠笼式异步发电机全功率变换器实验平台上进行了验证.结果表明,该过调制策略可实现在整个调...     

基波铁磁谐振理论分析及实验验证

基波铁磁谐振频繁发生于电力系统中,严重威胁电力系统的安全稳定运行。首先利用理论分析方法研究了典型铁磁谐振电路的基波铁磁谐振,用非线性曲线描述了非线性电感的饱和特性,并考虑了回路电阻对谐振的影响;在仅考虑基波分量的情况下,根据理论推导结果得出系统各参数对铁磁谐振的影响,并给出了各参数导致系统发生谐振的临界值求解方法;最后利用实验验证了理论分析中电源电压对铁磁谐振影响的正确性。研究结果表明:该方法能够很好地分析基波铁磁谐振及其影响因素,铁心损耗越小,电源电压越高,回路电阻越小,回路电容越小,系统发生谐振的可能性越大。     

GaN基多量子阱蓝色发光二极管的实验与理论分析

本研究采用量子点模型对蓝色InGaN/GaN多量子阱发光二极管电致发光光谱进行考察,并和实验测量结果进行了比对。结果发现,利用量子点模型计算出的自发辐射发光峰位与实验得出的电致发光的峰位很好地吻合,表明了在多量子阱发光二极管中由于InN和GaN相分离而形成的富In类量子点结构,主导着InGaN基发光二极管发光波长,体现了InGaN基发光二极管量子点发光的本质。同时,基于量子点模型的理论,本文讨论了以合适组分的四元A lInGaN材料取代传统的GaN材料作为量子阱垒层对发光二极管发光特性的影响。     

多层高温绝热层绝热性能理论分析

绝热材料内部添加反射屏是实现高温绝热的有效方法和手段,主要通过数值模拟研究绝热材料与反射屏组成的多层绝热系统的传热特性。采用能量守恒定律和双通量方程近似法建立多层绝热系统的辐射?导热耦合换热模型,通过方程的离散化数值求解,在保证绝热层低温侧温度不变的情况下,分析反射屏发射率,反射屏数目,绝热材料消光系数,绝热材料气固耦合导热系数等参数对高温绝热层厚度的影响特性。研究结果表明,绝热材料消光系数越小,材料气固耦合导热系数越小,反射屏发射率越小,则反射屏对绝热层绝热效果的影响越显著,该文的研究对于多层高温绝热层的设计具有指导作用。     

热力设备参数计算软件包及开发技术

介绍了热国设备参数计算软件包的功能、吸使用方法，介绍了在软件的开发过程中，使用ＶＢ软件的编程技术和实际应用的技巧，及软件开发过程中一些功能的实现方法。     

雨凇冰层热导率影响因素的试验分析

冰层的导热率是电网覆冰及融冰机理研究中的一个关键参数,它表征了冰层传热的快慢从而决定了覆冰及融冰的速度。因此,冰层的导热率是预测覆冰增长、合理选定融冰电流及确定融冰时间的基础。在当前的覆冰及融冰研究中,当覆冰密度较小时导热率的选取主要依据Abels、Jason、Devaux、Yoshida等人提出的经验公式,当覆冰密度...     

非共振态下空心变压器的理论分析与实验研究

研究了非共振态下运行的空心变压器 ,比较了电阻和电感负载下变压器传输特性的不同 ,即前者电流电压传输比与频率有关而后者无关 ,理论分析得到实验的证实     

Theoretical and Experimental Analysis of a Two-Phase Inverter-Fed Induction Motor

A variable-speed squirrel-cage induction motor is described. The speed variation is obtained by means of a two-phase inverter that contains four thyristors only. Both experimental and theoretical results are presented.     

磁流变液夹层梁振动特性的理论分析与实验研究

应用能量法对含磁流变液(MRF)的简支梁在不同磁场作用下的振动特性进行了理论研究,并用实验验证了理论结果。结果表明,理论分析与实验结果吻合较好。随着磁场强度的增高,结构的固有频率和损耗因子增大,说明磁流变液在外加磁场的作用下对夹层梁有显著的抑振作用。     

变压器绕组变形测试的理论分析与试验研究

分析比较了现有几种常用绕组变形测试方法,以分布参数的手段,对变压器绕组变形的原理进行了分析计算。通过在大量现场试验中发现的故障实例,验证了绕组变形试验能够反映出接触不良、整体拉伸、整体压缩等变形情况,是不可缺少的试验项目。但此项试验在判断匝间短路的情况时存在盲点,可通过一些方法来弥补。另外,建议只在交接和抢修试验中进行该项试验。     

大型水轮发电机蒸发冷却实验研究及理论分析

介绍了400MW水轮发电机定子线棒空心导线蒸发冷却实验,得到了各种情况下线棒的温度分布.在此基础上,对蒸发冷却自然循环形成条件进行了理沦分析,为蒸发冷却发电机设计提供了依据.     

电机控制器用IGBT风冷散热器的热仿真与实验

电机控制器是电动汽车中的核心部件之一,而IGBT风冷散热器是保证电机控制器乃至电动汽车安全可靠运行的关键。为分析散热器与风机的性能,利用Hyper Mesh软件划分高质量的网格,采用FLUENT软件计算出5种型号风机在吹风和抽风方式下的流速分布与温度场分布。仿真结果表明:两种方式下的空气流动特点有较大差别,导致散热器上的IGBT元件温度各不相同;采用BUM9-0型号风机时,抽风方式的芯片最高温度比吹风方式低4.8℃。对开发的样机进行温升实验,得到的温升曲线验证了仿真结果的准确性。     

基于数值仿真及试验验证的油浸式变压器绕组热特性分析

本文中作者针对一台额定容量为66MVA的油浸式变压器进行其绕组区域温度计算的CFD数值仿真建模研究,根据已有研究成果及试验实测,对比验证了数值建模方法的有效性和准确性.进一步基于数值仿真进行了绕组区域热特性分析研究.     

L20在家用空调器中应用的理论分析和试验研究

L20是最近几年新开发出的非共沸制冷剂,其ODP值为0,GWP值为295。本文对其热物理性质和在空调系统中的制冷能力进行了理论分析和计算,并依据空调测试标准在焓差实验室中对比测试了L20和R22充注于窗式空调器中的制冷性能。理论分析结果表明:L20与R22有相似的饱和蒸汽压力-温度曲线,在空调标准工况下,单位质量制冷量比R22高12.8%,单位容积制冷量与R22基本一致,制冷系数比R22低5.5%。试验结果表明:在3.2 kW制冷量的窗式空调器中,L20的最佳充注量为600 g,是R22充注量的80%。     

Recent Advances on InAs/InP Quantum Dash Based Semiconductor Lasers and Optical Amplifiers Operating at 1.55 μm

This paper summarizes recent advances on InAs/InP quantum dash (QD) materials for lasers and amplifiers, and QD device performance with particular interest in optical communication. We investigate both InAs/InP dashes in a barrier and dashes in a well (DWELL) heterostructures operating at 1.5 mum. These two types of QDs can provide high gain and low losses. Continuous-wave (CW) room-temperature lasing operation on ground state of cavity length as short as 200 mum has been achieved, demonstrating the high modal gain of the active core. A threshold current density as low as 110 A/cm² per QD layer has been obtained for infinite-length DWELL laser. An optimized DWELL structure allows achieving of a T₀ larger than 100 K for broad-area (BA) lasers, and of 80 K for single-transverse-mode lasers in the temperature range between 25degC and 85degC. Buried ridge stripe (BRS)-type single-mode distributed feedback (DFB) lasers are also demonstrated for the first time, exhibiting a side-mode suppression ratio (SMSR) as high as 45 dB. Such DFB lasers allow the first floor-free 10-Gb/s direct modulation for back-to-back and transmission over 16-km standard optical fiber. In addition, novel results are given on gain, noise, and four-wave mixing of QD-based semiconductor optical amplifiers. Furthermore, we demonstrate that QD Fabry-Perot (FP) lasers, owing to the small confinement factor and the three-dimensional (3-D) quantification of electronic energy levels, exhibit a beating linewidth as narrow as 15 kHz. Such an extremely narrow linewidth, compared to their QW or bulk counterparts, leads to the excellent phase noise and time-jitter characteristics when QD lasers are actively mode-locked. These advances constitute a new step toward the application of QD lasers and amplifiers to the field of optical fiber communications