功率型白光LED封装设计的研究进展

综述了功率型白光LED封装的研究现状和存在的问题,着重从LED封装结构和封装材料两个方面进行了详细的评述,在现有蓝光芯片激发钇铝石榴石(YAG)荧光粉来实现节能、高效的白光LED照明的基础上,介绍了可以提高功率型白光LED的取光效率和空间色度的均匀性的各种封装结构和材料.指出新的封装结构、封装材料和封装工艺的有机结合以获得高取光效率,延长功率型白光LED的使用寿命,节约整体封装结构的成本,从而推进LED同体光源的应用是今后功率型白光LED研究的重点.     

实现色温自动控制的白光LED照明系统设计

荧光粉发光LED作为白光光源在照明领域有着广泛的应用。长时间工作,荧光粉发光LED将出现色温偏移现象。荧光粉发光LED的色温偏移与芯片衰减和荧光粉衰减有关。提出了一种能同时考虑芯片衰减和荧光粉衰减的数学模型。从理论上分析了芯片衰减和荧光粉衰减对荧光粉发光LED的色坐标及色温变化的影响。提出了一种利用蓝光LED与荧光粉发光LED混合,通过对蓝光LED进行负反馈控制,保证蓝光辐射在全白光中的辐射功率比值恒定,从而实现色温稳定的白光LED照明系统。     

无荧光粉转换白光LED的研究和进展

白光LED具有节能、环保、寿命长等优点,它的问世是人类照明史上一个重大的里程碑,标志着一种全新的照明光源的诞生。为了提高白光LED的各项性能,克服现有技术的壁垒及不足,各种无荧光粉转换的新型结构的白光LED应运而生。本文在分析LED发光机理的基础上,给出了目前白光LED常用的3种制备方法及优缺点,列举了无荧光粉转换白光LED的最新发展,指出了无荧光粉转换白光LED面临的问题,并对无荧光粉转换白光LED的未来发展进行了总结。     

远程荧光粉与芯片的间距对白光LED性能的影响

荧光粉转换白光LED具有高能效、低成本、长寿命等优势，广泛应用于照明领域，提高荧光粉转换白光LED的光效一直是该领域的研究热点。为了对白光LED的高性能封装进行设计优化和制备，采用模拟仿真以及实验测试相结合的方式，对LED芯片封装进行研究分析，采用了特制支架和双芯片封装，提高灯珠光效，在此基础上，改进了荧光粉涂覆工艺，提高了荧光粉激发效率，整体提高LED光效约6%，且研究了远程荧光粉与芯片的距离变化时LED的光效变化。     

光谱拟合反演法制备高显色指数白光LED的研究

荧光粉受激发产生的白光LED照明光源存在显色指数较低的问题.对此提出一种利用光谱拟合反演高显指目标光谱的方法,针对已知白光LED计算提高该光源所需补充的单色光LED种类及光谱系数.利用光谱拟合方法分析添加不同波段的光谱对白光LED显指和色温的影响.并通过拟合反演的方法进行补光设计,使用一到两种单色光LED,将冷白光源和中性白光源的显指分别提高至92.3和96.8.实验结果表明,使用红光与蓝绿光、低波长绿光LED补光后,大幅度提高了荧光粉受激发产生的白光LED光源的显色性.     

大功率白光LED的制备和表征

用 1mm× 1mm的大尺寸GaN基蓝光发光二极管 (LED)芯片和YAG∶Ce黄光荧光粉在食人鱼支架上封装大功率白光LED。其 2 0 0mA下的发光功率为 13.8mW ,约为相同LED外延片制备的普通尺寸LED的 10倍。同时改变注入电流 ,发现功率曲线直到 2 0 0mA仍没有出现饱和或下降的趋势 ,白光的色温从 5 30 0K下降至 4 80 0K。同时研究了不同荧光粉混合比例对白光色度的影响     

YAG:Ce3 荧光粉对白光LED衰减的影响

对封装的蓝光和白光LED进行了光衰对比试验,结果表明,白光LED初期衰减明显比蓝光LED快.因此,又对自制的YAG:Ce3 荧光粉进行了光照、温度测试,结果发现,荧光粉在光照作用下,荧光强度出现先降后升然后稳定的现象,跟白光LED的衰减相吻合,结合色坐标的偏移,蓝光LED本身的衰减仍是白光LED衰减的主要原因.     

功率型LED散热器的研究

分析了目前功率型LED发展存在的瓶颈问题,以及散热对LED器件正常工作的重要性.散热器的设计决定了功率型LED芯片产生的热量能否顺利传至工作环境,基于现有的文献和专利总结了大功率LED散热器的技术手段及其研究内容.从对流散热、辐射散热、热传导和相变散热等多个方面介绍了一些典型散热器在功率型LED散热中的应用,并提出了未来LED照明散热设计的方向.     

日本半导体照明工程

日本于1998年开始实施以高效紫外发光二极管（LED）和荧光系统为基础的“21世纪照明”国家工程。在该项工程启动前，日本于1997年8月在世界上首次提出用于普通照明的紫外-白光LED系统的概念。本文介绍了这一工程的概况和目的，同时概述了由日本大学与公司共同合作开发的白光LED，并特别介绍了发射波长为382nm,外量子效率为24％的高功率紫外LED。随着正向偏压电流不断增加，LED的输出功率呈线性增加。在电流为50mA时功率超过38mW。本文还描述了采用荧光粉基的紫外-白光LED的光源的基本发光性质。     

功率型白光LED平面涂层技术研究

基于水溶性感光胶的白光LED表面涂层技术,阐述了含有荧光粉感光胶悬浮液的配比和封装结构对白光LED出光效率的影响,提出了相应的改进措施,通过实验证实提高了白光LED器件的整体性能.同时,对利用该法得到的功率型白光LED进行了光衰减测试,LED在700mA电流下点亮168 h后,光输出为初始光输出的95.95%,满足实用要求.     

白光LED对直下式TV背光色域的影响

白光LED背光源具有光学特性好、功耗低、寿命长、对比度高、驱动系统简便等优势,但并不是所有的LED产品都适合做背光光源。研究了液晶面板和不同的白光LED产品对色域的影响,指出只有通过选择适当波长的LED和与之相匹配的彩膜,才能得到较高的色彩还原性。一般照明用二波段LED产品由于形成混合峰,相互之间的制约使得其最高只能达到75.2%的NTSC色域;而对三波段LED产品,三波峰相对独立,故能实现较高的84.2%色域。     

Phosphor-Concentration-Dependent Characteristics of White LEDs in Different Current Regulation Modes

Phosphor-concentration-dependent characteristics of white light-emitting diodes (LEDs) under different current regulation conditions were investigated. It is found that the phosphor conversion efficiency of white LEDs driven under constant current is lower than that under pulse current. In addition, white LEDs driven under constant current exhibit higher junction temperature than under pulse current, and the difference is phosphor concentration dependent. For both pulse and constant current modes, white LEDs show relatively stable optical characteristics at relatively higher drive currents, when relatively higher phosphor concentrations are used. At relatively higher phosphor concentrations, the correlated color temperature and the chromaticity coordinates have also been observed to be relatively stable for white LEDs in both constant and pulse current modes.     

Maintenance of stable light emission in high power LEDs

As well known, the light emission characteristics of the high power light-emitting diodes (LEDs) are very sensitive to the various driving conditions, especially the injected electric current and the junction temperature in operation. In this work, the dependency of the emission light from high power LEDs upon the driving electric current and the junction temperature will be explored in details. One integrated measurement system is proposed for the study in simultaneously obtaining all the thermal–optic–electric characteristics of LEDs throughout the measuring. Based on the basic feedback control methodology, one simple maintaining procedure is applied for the stable light emission in high power LEDs. It shows the robustness of the maintaining procedure from the environment change with the least heat dissipation in the operation of the high power LEDs. The results imply that all the thermal, the optic, and the electric properties of the high power LEDs should be taken into consideration in the same time rather than separately when maintaining their operation.     

基于COB技术的LED散热性能分析

当前,散热问题已成为影响LED寿命、光效、光衰和色温等技术参数的重要因素。文章在综合分析散热技术和LED封装对散热性能影响的基础上,利用COB(板上芯片)封装技术,将LED芯片直接封装在铝基板上,研制成了一种基于COB封装技术的LED。与SMD封装LED进行比较,分析了其散热性能。分析结果表明:基于COB封装技术的LED减少了LED器件的结构热阻和接触热阻,使其具有良好的散热性能。     

Study on a cooling system based on thermoelectric cooler for thermal management of high-power LEDs

To improve the heat dissipation of high-power light-emitting diodes (LEDs), a cooling system with thermoelectric cooler (TEC) is investigated. In the experiment, the 6 × 3 W LEDs in two rows are used to compose the light source module and the environment temperature is 17 °C. The temperatures of heat dissipation substrate of LEDs and cooling fins of a radiator are measured by K type thermocouples to evaluate the cooling performance. Results show that the temperature of the substrate of LEDs reaches 26 °C without TEC. However, it is only 9 °C when the best refrigeration condition appears. The temperature of the substrate of LEDs decreases by 17 °C since the heat produced by LEDs is absorbed rapidly by TEC and dissipated through the radiator, and the junction temperature of LEDs reaches only 45 °C which is much lower than the absolute maximum temperature of LEDs (120 °C). The experiment demonstrates that the cooling system with TEC has good performance.     

Correlated Color Temperature Tunable Multi-chip Light Emitting Diodes Light Source Design

One of the methods to derive white light from light emitting diodes（LEDs） is the multi-chip white LED technology, which mixes the light from red, green and blue LEDs. Introduced is an optimal algorithm for the spectrum design of the multi-chip white LEDs in this paper. It optimizes the selection of single color LEDs and drive current controlling, so that the multi-chip white LED achieves the target correlated color temperature （CCT）, as well as high luminous efficacy and good color rendering. A CCT tunable LED light source with four high-power LEDs is realized based on the above optimal design. Test results show that it maintains satisfactory color rendering and stable luminous efficacy across the whole CCT tuning range. Finally, discussed are the design improvement and the prospect of the future applications of the CCT tunable LED light source.     

脉冲调制的超高亮度白光LED制伏器的研究

脉冲调制的超高亮度白光LED制伏器采用功率型白光LED模组集成化封装并配合高效光学镜头,在频率0～100Hz范围、占空比0～ 100％可调的脉冲驱动系统的驱动下,来实现满足LED制伏器要求的高功率超高亮度脉冲调制白光LED光源,可以在使用者安全距离以外(5 m以上)远处达到大于105 lx的照度,超过太阳光在地球表面1...     

大功率LED用封装基板研究进展

LED被称为第四代照明光源及绿色光源,近几年来该产业发展迅猛.由于LED结温的高低直接影响到LED的出光效率、器件寿命和可靠性等,因此散热问题已经成为大功率LED产业发展的瓶颈.文章阐述了大功率LED基板的封装结构和散热封装技术的发展状况,从基板的结构特点、导热性能及封装应用等方面分别介绍了金属芯印刷电路基板、覆铜陶瓷...     

倒装大功率白光LED热场分析与测试

散热是影响大功率LED正常工作及器件寿命的关键因素,本文利用有限元法(FEM)对W级倒装大功率白光LED的空间温度场分布进行了模拟计算,结果与用自制的测试装置测量的温度分布相吻合。在此基础上,保持电流密度不变,研究芯片尽寸与结区温度的关系,计算出在当前的发光效率和封装结构条件下,由于散热条件的限制,芯片能承受的最大功率和能达到的最大尺寸。     

大功率LED排式热管散热器的开发及性能研究

开发了一种应用于大功率LED散热的排式热管散热器。在大空间自然对流冷却环境中,分别在0°、30°、60°、90°放置条件下对其启动性能、均温特性、散热性能进行了试验研究。试验结果表明:散热器启动性能良好,启动时间约为67min;在输入功率为30～70W的范围内,热源表面中心点温度不超过75℃;各倾角下散热器均具有较低的总热阻及扩散热阻,0°放置时总热阻最小。基于试验所得结果,通过计算LED结温论证了排式热管散热器在各倾角条件下均可满足热输出70W以下大功率LED散热的需求。