开发大功率白光LEDs的有关问题

开发大功率白光LEDs的主要目标是替代传统的白炽灯和荧光灯．作为节能环保的普通照明光源，进入千家万户。目前LED技术水平和产品性能距此目标相差甚远，关键问题是单管光通量、发光效率和白光质量，当然还有跟可靠性有关的其它技术问题以及价格问题。

大功率白光LED荧光胶和荧光片玻璃封装的光热性能

大功率白光LED封装主要分为玻璃荧光片封装和荧光粉胶封装。本文提出一种用荧光胶封装大功率白光LED的方法,优化白光LED的发光面的均匀性,并分析了荧光胶封装和用荧光片封装的大功率白光LED的光热性能。实验结果表明,在1 400 mA电流驱动下,荧光胶封装白光LED的光通量为576.07 lm,比荧光片封装白光LED的光通量高15.5%,光转换效率为35.8%。在温度从25℃提升到125℃的过程中,荧光胶封装器件的亮度衰减了20%,色温从5 882.11 K提高到6 024.22 K。荧光胶封装的白光LED在常温下的热阻为1.7 K/W,与玻璃荧光片封装的热阻接近。在840 h高温高湿老化和1 600 h高温老化实验中,荧光胶封装的相对光衰均能稳定在97%。

大功率白光LED封装结构和封装基板

随着LED在照明领域的不断发展,功率和亮度不断提高,尤其是大功率白光LED的出现,热问题成为制约LED进一步发展的关键问题。介绍了大功率白光LED引脚式封装、表面贴装式(SMT)、板上芯片直装式(COB)和系统封装式(SiP)封装结构和金属、金属基复合以及陶瓷封装材料。重点阐述了金属芯印刷电路板(MCPCB)、金属基复合材料板以及陶瓷基板(如厚膜陶瓷基板、薄膜陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板)等应用于大功率白光LED的封装基板,对各个基板的特点和散热能力进行了分析和对比。最后对大功率白光LED封装结构和封装基板的发展趋势进行了展望。

GaN基大功率白光LED的高温老化特性

对大功率GaN基白光LED在85℃下进行了高温加速老化实验。经6 500 h的老化,样品光通量退化幅度为28%～33%。样品的I-V特性变化表明其串联电阻和反向漏电流不断增大,原因可归结为芯片欧姆接触的退化及芯片材料中缺陷密度的提高。样品的热特性变化显示出各结构层热阻均明显增大,这是由散热通道上各层材料的老化及焊料层出现大面积空洞引起的。分析表明,高温老化过程中芯片和封装材料的退化共同导致了LED的缓变失效。

大功率白光LED电流应力可靠性测试

为了测试大功率白光LED的可靠性,对1 W和3 W大功率白光LED进行各3组以电流为应力的可靠性试验.试验结果表明:影响大功率白光LED可靠性的主要因素为结温和荧光粉失效;大功率白光LED缓变失效过程中,光通量下降的幅度为15%～20%;试验开始阶段存在'催化升高'现象;降低pn结到环境的热阻并且改进材料生长工艺,能有效地减少非辐射复合几率,提高发光效率.

大功率白光LED路灯发光板设计与驱动技术

为最大可能提高大功率LED路灯发光板的电光转化率与散热效率,在不影响外量子效率前提下对LED芯片设计采用扩大LED芯片面积,以及电极优化技术增加LED芯片的出光量,使芯片表面热流均匀分布,芯片工作更稳定。分析了大功率白光LED的封装过程对提高芯片取光率、保障白光质量、器件散热技术的综合应用。综合上述技术及有限元分析软件对大功率LED器件封装的热阻分析结果,确定了COB(chip on board)LED芯片的阵列组装技术,为制造LED路灯发光板的最佳技术方案。LED芯片结温很容易控制在120℃以下,与外部散热技术兼容性好。通过光线最佳归一化数学模型计算了LED芯片阵列芯片间最佳距离。最后通过对各种白光LED驱动方案的比较,确定了白光LED最佳驱动方案为恒电流驱动脉宽调制(PWM)调节亮度。

大功率白光LED在照明器具中的应用研究

根据一组1 W30lm的大功率白光LED的实测参数,结合PWM调制技术、Buck变换技术及电子器件散热技术,采用JY1604、SG3524集成电路,设计了大功率LED照明系统。实验结果表明:该系统控制的LED电流稳定,控制精度可达±1%;驱动电路输出电流可达1 A,可同时驱动多只大功率LED,且亮度可调;系统散热效果良好,LED连续工作后测量其温升,结果显示温升约为30℃,满足系统散热要求。

大功率白光LED的应用及其可靠性研究

近年来,LED技术呈现出不寻常的进步,以其高功效、长寿命、多色彩和低能耗,已经开始在很多应用领域担当重要角色。大功率白光LED是半导体照明的关键器件,而能否真正实现其在照明领域的应用,取决于大功率白光LED光效的提高和可靠性问题的解决。对LED可靠性的研究是提高其可靠性的前提和基础,本文从两大方面概述了国内外研究LED可靠性的方法和进展,总结了限制LED可靠性的失效机制。对大功率白光LED灯具的可靠性,提出了自己的观点。

大功率白光LED恒流驱动电路系统设计

设计了一种新型LED恒流源电路.根据LED在低电流驱动时端电压与PN结温度成线性的特点,采用"低电流测压法"间接测量LED的结温,防止LED结温过高,延长LED寿命.采用LT3755为LED恒流驱动芯片简化电路,并采用无电解电容的DC/DC电路延长恒流源寿命.实验结果表明:LED恒流源电路工作稳定,效率高.

CdSe纳米材料对大功率白光LED显色性能的影响

利用CdSe纳米材料可以通过改变其大小和形状得到不同波段发射光谱的特点,在常规荧光粉中加入发射波长为630nm的红色CdSe纳米材料,补充大功率白光LED光谱在深红波段的缺失。结果表明:引入红色CdSe纳米材料后,大功率白光LED的显色指数最高可到90左右,色温降低,但光效有所下降。这种方法为提高大功率白光LED显色指数提供了一种新的解决方案。

基于照度的非接触式大功率白光LED结温测量

利用简易照度计测量LED结温,搭建了非接触式大功率白光LED结温测量实验装置.结果表明:恒流驱动下,大功率白光LED的结温和照度值存在较好的线性关系.

提高大功率白光LED发光效率技术研究

从封装、驱动和散热3方面研究提高大功率LED发光效率的技术,采用远程荧光技术、脉冲驱动技术及单芯片集成半导体制冷技术,可有效提高大功率白光LED的发光效率.在研究国内外提高大功率LED发光效率技术的基础上,针对1W白光LED进行了理论分析,表明单独采用远程荧光技术,光效增加月15%;单独采用大功率白光LED脉冲驱动技术,光效提高约20%;单独采用单芯片集成半导体制冷技术,光效增加约30%;综合采用这3种技术,光效可提高约79%.

一种新颖的大功率白光LED驱动电路设计

大功率白光LED是电流型器件,严格的控制其流过电流的大小显得尤为重要。该文介绍了一种用普通开关电源专用集成电路控制块作为控制电路,实现以PWM控制的大功率白光LED驱动电路,通过实验得到验证该电路设计是可行的。

瓦级大功率白光LED光色电特性研究

文章基于瓦级大功率白光LED在照明领域应用的广泛性和重要性,展开了瓦级大功率白光LED光色电特性的研究。采用大功率LED封装设备与紫外-可见光-近紫外光谱分析系统,制备并测量了瓦级大功率白色发光二极管(LED)在不同正向电流IF驱动下的光通量、电功率、发光效率、发射光谱和色品坐标等参数。研究表明,光通量与电功率随IF的增大呈亚线性增长的趋势,而荧光粉转换效率下降是影响其辐射功率的主要原因之一。当电流增大时,白光LED光谱的蓝光峰值出现先蓝移后红移的现象,而黄光部分光谱形状无明显变化。此外,色坐标x、y值均随着IF的增大而降低,主波长减小,色温值升高。

大功率白光LED发光效率及电流特性的研究

通过控制大功率白光LED荧光粉的点粉量来检测大功率白光LED的发光效率,同时讨论了不同电流对LED光效的影响.本实验中LED白光的产生是通过蓝光LED芯片加黄光荧光粉YAG实现的,因而点荧光粉过程中点荧光粉量的改变直接影响了出射光的色坐标,即白光的纯度.实验结果表明,点荧光粉的量在一定范围内可以与蓝光LED芯片发出纯度较高的白光;同一个LED驱动电流的改变会引起发光效率的变化;不同的电流区域其线性关系也不相同。

大功率白光LED驱动器电路的设计

采用一个三端正电压可调输出稳压器组成一个特别简单的可调电流源,用来驱动大功率白光LED。此驱动电路很简单及成本低廉。

大功率白光LED医用冷光源控制系统设计

随着LED技术的不断提高,大功率白光LED取代传统医用冷光源应用于医学临床照明成为未来的发展趋势。本文针对医用冷光源照明需求及大功率白光LED芯片CBT-90的主要特性,设计了一套基于单片机ATmega48控制的LED医用冷光源驱动调光控制系统。系统选用美国半导体公司的LM3433作为LED的恒流驱动和调光芯片,使用PWM调光方式。利用+、-和记忆按键使LED能够根据需要自动调节发光亮度,而热敏电阻温度传感器可对LED起到很好的过热保护作用。给出了硬件和软件部分的设计。实验表明,系统长时间运行稳定,具有色温高,光输出大,节能环保等优点,适用于医学临床照明。

大功率白光LED驱动电源的设计

提出了一种新型大功率白光LED的驱动电源,其采用电流、电压、电流三环控制,既实现了恒流输出,又具有开路限压保护功能;与传统的LED驱动电路相比,具有结构简单、成本低、效率高等优点。文章详细分析了该电源的工作原理和系统的稳态特性,给出了设计方法和控制电路,最后通过一台220 V/50 Hz交流电供电、30 W/100 kHz的原理样机进行了实验验证。仿真和实验结果表明,该电源可满足大功率LED的驱动要求。

大功率白光LED加速寿命试验方法与可靠性评估

大功率白光LED能否最终实现半导体照明,有赖于其光效和可靠性问题的解决。通过分析LED的失效模式,从寿命方面评估了大功率白光LED的可靠性。介绍了LED的加速寿命试验法,通过外推法预测大功率白光LED的预计使用寿命。在没有LED寿命评价测试技术与测试结果标准的情况下,加速寿命试验仍是白光LED可靠性评估的主要方法。

大功率白光LED封装工艺及可靠性分析

LED被称为第四代照明和绿色光源,核心是PN结,少数载流子注入PN结与多数载流子复合,产生光子。LED封装要完成输出电信号、可见光、保护管芯的功能。提高大功率白光LED的发光效率、均匀性和稳定性,取决于LED材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与具体应用和成本等综合因素。文章对大功率白光LED封装工艺及可靠性进行了分析。