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  • 温度对大功率LED照明系统光电参数的影响“AG体育APP下载”

    发布时间: 2020-11-14 02:39首页:主页 > 国内 > 阅读()
    本文摘要:据指出,照明用大功率LED的光束在电源接通时的最初时间内光束有上升为圆形的倾向,之后光束在热平衡值附近变得平稳,其大小因选择的散热器而异。从图3、图4、图5可知,图5LED光束的温度变化曲线为:led模块:1)散热器的温度不会随时间超过热平衡状态,其时间长度分别与散热器的大小和形状不同。

    温度系数

    近年来,LED技术发展迅速,在信号命令、照明、背光、表明等方面得到了普遍应用。随着芯片技术的提高,LED已经进入了大功率时代。

    现在,1W级大功率LED正在照明行业使用,表明有光明的前景。由于LED功率和光效果的提高,LED照明器具可能会被以往的照明方式取代。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的芯片,在p型半导体和n型半导体之间有被称为p-n结的过渡层。

    在一些半导体材料的p-n结中,当流动的少数载流子和多数载流子被填充时,需要以光的形式释放多馀的能量,并将电能转换为光能。LED是利用注入型电致发光的原理制作的。现在的LED由于量子效率低,所以在动作中不会产生大量的热量,大功率LED的热效应最显着。

    如果这些热不马上扩散,则不迅速提高LED中的p-n裁剪的温度(结温),有效填充芯片载体的概率上升,出射光子的数量增加,取出效率减少,LED芯片的发光光谱再次COB技术是裸芯片安装技术之一,半导体芯片安装在印刷电路板上,芯片与基板的电连接采用引线穿孔方法构筑。在大功率LED灯具的生产过程中,一般将LED芯片PCB用COB的方法,用自动键合机连接芯片和基板上的电路,连接基板和外部电路。基板让同一个铝制散热器充满热量。

    因此,散热器的质量优劣直接影响LED灯具的寿命、效率和光质量。生产力可靠,对高亮度LED系统来说,热管理是重要的技术。

    问题要解决LED照明系统的风扇问题,必须事先告知温度对大功率LED照明系统光电参数的影响。国内外很多学者对LED芯片的热阻进行了很多研究,但对商用照明的白色LED风扇的研究很少。对照明用大功率白色LED灯具中光源的光通量比、电气参数等光电参数不受温度的影响进行了分析。测试系统及实验1 .实验选项和仪器本文使用1W3串联PCB的白色LED灯模块,其结构如图1右图。

    芯片与台湾单元光电制造的45mil蓝宝石基板InGaN芯片组合。发光粉由弘大所制造,与道康宁硅胶以一定比例混合后涂上了发光粉。导电糊剂与TIG78040型导电糊剂组合,其热传导率为4.0W/mK。基板的材质是铝制的。

    只选择不同规格的铝合金(6063 )圆筒形散热片散热器,编号为1-4,其中1号散热器经过水解处理,2-4号散热器经过过氧化处理。规格分别为30mmH47mm、53mmH30mm、45mmH54mm、44mmH64mm。采用杭州远方光电生产的PMS-50plus紫外可见近红外光谱分析系统记录了光电参数。

    用杭州威博科技生产的TC-2008多路温度测量仪记录温度。图1标准化灯LED模块结构示意图2 .实验过程和数据收集LED光源安装在散热器上,TC-2008多路温度测定器的热电偶安装在散热器内部测量散热器的温度,测试点是铝制散热器和基板相接加装上述装置后放入积分球,用350mA的恒流电源驱动,以10s周期记录温度和光电参数。测试系统的结构如图2右图所示。在恒流驱动下的LED模块中,热很好地配合风扇的拒绝从铝板向散热片传导,依赖于散热片散热片充满热。

    光束

    LED模块工作时散热器的温度不会急速上升,连接的TC-2008多重温度测定器不记录散热器的温度瞬时值,同时PMS-50光谱分析系统不记录适当的光电参数。图2的LED光电参数测量系统的结构示意图的结果和分析1 .温度对光束的影响对正装大功率LED,芯片的外侧表面和上面的风扇能力差,热的大部分依赖于热传导向散热器传导热,利用散热器的对流散热因此,LED散热器的质量优劣直接影响LED中p-n冠状病毒的温度,LED的变动主要是各不相同的结温度。

    因此,设计和使用合理的散热器对降低大功率LED的光衰减具有最重要的意义。如图3右图所示,LED光源由350mA的电流驱动,其温度没有随着时间的推移急速下降,而是保持在热平衡温度。这主要是因为在LED通电开始时产生大量的热,芯片和风扇基板间的热界面材料(TIM )的热传导率低(4.0W/mK ),这些热传递到散热器需要一定时间,因此没有温度急剧下降的曲线,基板和此时,基板和散热器的温度保持变化。该热平衡温度各自的散热器形状和大小不同,如图所示,4只散热器样品超过热平衡状态的时间和最后的温度不同,热平衡温度分别为59.8、49.0、47.4、44.4。

    在图3的led模块温度的经时变化图实验中,还发现在热平衡前光束没有急剧下降的倾向(图4右图)。四只散热器样品的光束在热平衡时的值分别为167.9、174.9、173.3、172.4 lm。在这个过程中,LED模块在各散热器的样品中超过热平衡所需的时间和光束平稳超过的时间逐渐完全一致。

    在这个过程中,散热器的温度强弱对从LED模块输入的光束产生必要的影响。1号散热器的热平衡温度最低,最后输入的光束较低,2、3、4号散热器的热平衡温度相似,热平衡时顺利输入的光通量值也相似。

    据指出,照明用大功率LED的光束在电源接通时的最初时间内光束有上升为圆形的倾向,之后光束在热平衡值附近变得平稳,其大小因选择的散热器而异。为了容易研究温度对光束的影响,图4的led模块的光束随时间的变化如图5右图所示描绘光束对温度的曲线。

    在光束随温度变化的图表中,光束和温度呈直线关系,四个散热器样品的曲线斜率完全相同,但切片不同。对图54条曲线展开线性数值时,它们的光束温度系数k分别为-0.35227、-0.30690、-0.31457、-0.31763lm/。数值结果表明,4只散热器样品的光通量比随温度变化的趋势完全一致。

    由此推测,在同种芯片和同种材料的散热器中,LED光束的温度系数与散热器的大小和形状有关。利用散热器温度计算照明用白色LED光束的方程式: (t )响应于散热器温度为t时的LED模块的光束。k根据光束温度系数,根据本文组合的芯片和散热器,为(-0.330.02)lm/; t0响应散热器初始温度的LED模块的初始光束。

    从图3、图4、图5可知,图5 LED光束的温度变化曲线为: led模块:1)散热器的温度不会随时间超过热平衡状态,其时间长度分别与散热器的大小和形状不同。2 )散热器的热平衡温度要求LED输入的光束,可以利用散热器热平衡温度根据上述公式计算LED模块光束。3 )散热器的大小形状是影响热平衡温度的最重要因素。

    4 )在led模块中,光通量与温度呈直线关系,在同种材料的散热器中,其大小、形状对光通量温度系数k影响不大。2 .温度对电参数的影响对于单色LED芯片,在输出电流一定的条件下,许多半导体器件的结电压和温度具有良好的线性关系。

    闪烁体材料、基板材料、闪烁体波长和芯片尺寸会影响LED的电压温度系数,但同种芯片的电压温度系数几乎相同。本实验使用商用大功率白色LED,研究散热器的温度对其电气参数的影响,根据PMS-50分光分析系统记录的数据,将温度引起的电压变化图表化,如图6右图所示。利用350mA恒流驱动的LED没有考虑LED系统中的欧姆识别引起的电压降,但此时的驱动电压的计算方法在图6的LED逆电压的温度变化式中,n是理论因子,其值因逆电压的变化而相当不同。

    散热器

    Io是偏置饱和电流。k是玻尔兹曼常数。

    如图6右图所示,在本实验中,驱动电流IF=350mA维持恒定,随着温度升高,驱动电压上升,偏置饱和电流缓慢减少。由图6可知,在温度升高的过程中,相反电压有上升为圆形的倾向,散热器的温度与驱动电压显示出直线关系。根据线性数值,电压温度系数分别为-0.0056539,-0.0065506,-0.0067925,-0.0069680V/。

    反向电压的上升程度因散热器的形式而异。2、3、4号散热器由于体积较小,最后的热平衡温度低(图3 ),因此全过程中LED的逆电压上升幅度小。

    1号散热器体积小,稳定时的热平衡温度高,因此在这个过程中LED两端的电压变化小。另外,4个样品的功率和光效果也有减少的倾向,如果超过热平衡,则如图7(a )右图所示,功率和光效果处于稳定的状态。图7的led模块的功率(a )和光效应(b )的变化趋势是,由于p-n结产生的热没有马上扩散,所以电子和空穴的填充概率减少,闪烁效率减少,图7(b )是4个样品的闪烁效率变化的趋势。

    根据图5和图6,LED灯系统的光束、电压和温度都是线性关系,在350mA的恒流驱动条件下,其闪烁效率和温度在某种程度上是线性关系。如图8所示。

    经过线性数值,光效应温度系数分别为-0.073556、-0.05342、-0.054793、-0.055203lmW-1。图8的LED闪烁效率与温度的关系结论研究了照明用大功率白色LED温度对光电参数的影响。用不同型号的散热器控制LED模块的热平衡温度,分析了温度对其光电参数的影响。研究了散热器的大小、形状要求LED模块的热平衡温度。

    接通LED模块的电源时,LED光束、电压、功率、光效果有急剧下降的时间,最后在热平衡值附近变得平稳,其值的大小与LED模块的热平衡温度有关。研究表明,在照明用大功率白色LED系统中,光束、驱动电压、闪烁效率都与温度呈线性关系,根据线性数值,总结了铝合金(6063 )散热器中的光束温度系数、电压温度系数、光效应温度系数。为了研究LED的热平衡温度对光电参数的影响积累了最重要的数据,对LED灯器件的生产具有最重要的指导意义。


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