Thermal Resistance Testing Technology Research of Integration High Power-LED

In this paper,high-power LED with many integrated chips is used as thermal resistance analysis research object, and we do thermal resistance testing technology research on it. We put forward the thermocouple point contact test method. According to the principle that LED forward voltage changes with temperature,LED heat sink to surface temperature distribution is studied directly in the test,and then we analyze the thermal resistance of high-power LED with many integrated chips when its secondary packaging is introduced. This method makes the measurement of thermal resistance of LED more rapid and convenient. It provides an effective assessment method for the analysis of high power LED device design and engineering application.

Computer Modeling and Simulation Evaluation of High Power LED Sources for Secondary Optical Design

Proposed and demonstrated is a novel computer modeling method for high power light emitting diodes(LEDs). It contains geometrical structure and optical property of high power LED as well as LED dies definition with its spatial and angular distribution. Merits and non-merits of traditional modeling methods when applied to high power LEDs based on secondary optical design are discussed. Two commercial high power LEDs are simulated using the proposed computer modeling method. Correlation coefficient is proposed to compare and analyze the simulation results and manufacturing specifications. The source model is precisely demonstrated by obtaining above 99% in correlation coefficient with different surface incident angle intervals.

一种无桥高增益单级LED驱动电路及其混合控制策略

中小功率的LED驱动电源中,传统两级LED驱动电源存在体积大、成本高以及传统Boost PFC电路在低压输入时导通损耗大等问题。为此提出一种由无桥二次型Boost PFC电路和DC-DC LLC电路集成的无桥高增益单级LED驱动电路,实现了高电压增益、功率开关器件软开关、一套控制电路和高电路转换效率。针对单级电路在电网输入电压变化引起直流母线电压变动范围大等问题,设计一种适用于所提电路的APWM-PFM混合控制策略,并对混合控制原理和控制过程进行详细分析。最后设计一台200 W的实验样机,在输入电压80~120 Vrms范围内,占空比最大为0.5,最大电压增益为6.7,直流母线电压基于网侧特性和LLC电路特性设计在700 V以内,样机的功率因数值均高于0.990,THD均低于15%。在满载条件下,110 Vrms输入时,样机效率为93.20%,相比于传统无桥PFC,电压增益提高了2.21倍,实现了高电压增益和软开关,有效提升了在低压输入条件下的电路转换效率。仿真和实验结果验证了所提出电路和控制方法的有效性。

Thermal Design for 5 Watt Power LED

With the consideration of the thermal management and heat sink requirements,a cooling device is designed and the thermal resistance of this device is calculated with a single 5 W power LED.The thermal design of a single 5 W power LED is reasonable,effective and the result has been simulated.This design also instruct other power LEDs' thermal design.Provided is a reliable and effective method for the design of power LED illumination lamps and lanterns.

An Improved Non-isolated LED Converter with Power Factor Correction and Average Current Mode Control

A new type of high power LED drivers is proposed by adopting an improved two-stages non-isolated configuration. In order to improve power factor and achieve accurate average current control under universal input voltages ranging from 100 Vrms to 240 Vrms, the power factor correction and average current mode control methods operating in continuous current conduction mode are designed and implemented. With the LUMILEDS emitter type LEDs, a laboratory prototype is built and measured. And from the measured results, it could be concluded that the proposed driver has many better performances such as high power factor, low current harmonic, accurate average current control and switch protection.

Study on High-power LED Heat Dissipation Based on Printed Circuit Board

In order to study the role of printed circuit board(PCB)in high-power LED heat dissipation,a simple model of high-power LED lamp was designed.According to this lamp model,some thermal performances such as thermal resistances of four types of PCB and the changes of LED junction temperature were tested under three different working currents.The obtained results indicate that LED junction temperature can not be lowered significantly with the decreasing thermal resistance of PCB.However,PCB with low thermal resistance can be matched with smaller volume heat sink,so it is hopeful to reduce the size,weight and cost of LED lamp.

基于光效和BP神经网络的LED结温预测研究

提出了一种发光效率结合BP神经网络的大功率LED结温预测方法。实验中发现LED的发光效率在结温升高至80℃左右将急剧下降,光效与结温的函数关系发生改变,进而影响了测量精度。针对这一问题,基于发光效率与结温的函数关系,构建实验平台,获取发光效率和相应结温的数据,然后通过BP神经网络建立LED结温预测模型。模型所得数据与正向电压法进行对比实验,最大误差为2.1℃,验证了所提方法的可行性,同时所提方法无需考虑LED的内部结构,能够简便,准确地预测大功率LED结温。

基于能量信息协同调控的LED智能调光技术

针对当前LED照明系统对智能化的迫切需求和对成本的高度敏感,而现有智能化调控方案在成本和可靠性等方面存在不足等问题,提出一种基于电力电子变换器能量信息协同调控的LED智能调光技术。该技术基于电力电子变换器驱动的LED线性调光照明系统,采用四进制差分相移键控(Quaternary differential phase shift keying,QDPSK)对公共直流母线上的开关纹波进行信息调制,从而在不额外增加硬件成本的条件下,实现四进制数字信号的调制、耦合与传输。从通信视角解构了DC/DC变换器的基本工作原理,揭示了LED调光系统中能量信息协同调控的实现方法,并以隧道LED照明系统的智能调光为例,围绕系统结构、通信协议、噪声干扰、通信速率等方面展开了具体分析。最后,搭建试验平台验证了所提方法的可行性。

一种双向无桥有源箝位反激三端口LED驱动电路

面向光伏发电等新能源发电和电网供电等多能源联合供电的发光二极管(LED)照明应用场合,为进一步减小电路器件应力和开关损耗,提出一种有源箝位抑制漏感电压尖峰缓冲的多端口双向LED照明驱动电路,实现网侧供电与光伏发电等多能源供电以适应多种照明场景。详细分析所提电路的工作原理和工作过程,以及所提电路在各种工作模式下的稳态工作特性,设计电路关键参数和进行计算机仿真分析,研制1台交流电网输入电压范围为AC 185~265 V、输出电流为2 A、输出功率为96 W的电路实验样机。所提电路在交流电网供电工作模式下,功率因数可达0.998,总谐波失真最小为4.7%,电源效率满载时最高达87.2%。计算机仿真结果与实验结果验证了所提电路有源箝位方法的有效性。

基于无源均流的谐振式无桥型Boost LED驱动电源

传统Boost功率因数校正变换器的输出电压必须大于输入电压,在一定程度上限制了其在LED驱动电源中的应用。同时,传统LED驱动电源因输入端整流桥的存在而限制了自身效率的进一步提升。基于谐振式Boost功率因数校正变换器拓扑提出了一种无源均流型无桥Boost LED驱动电源,通过引入谐振式电容均流网络,实现了多路均流输出;通过整流桥的去除,进一步提升了系统的效率。最后,搭建了一台效率可达93.64%的140 W实验样机,验证了理论分析的正确性与可行性。

水下大功率LED灯散热数值模拟和试验研究

为进行水下大功率LED灯散热结构的多方案优化设计,基于CFD方法对某一型自主设计、加工和制造的LED灯进行自然对流工况下的流-固共轭传热数值模拟;为验证仿真结果准确性,进行了水箱试验验证,得到的热平衡状态下测点温度值与试验结果平均相对误差为2.9%;为预测实际水下环境中LED灯的内部工作温度,进行了水下大空间中LED灯的热平衡数值模拟,比较了不同海水流速下,横向和竖向翅片对应测点的温度变化趋势,为进一步优化特定作业环境下的LED灯散热结构提供参考。

一种基于道路照明设计的LED路灯节能改造实例研究

本文采用了一种结合灯具配光设计与道路照明设计的方法,针对特定路段进行优化。依托一种大功率且高功率密度的小型化、轻量化单颗集成式光源的LED路灯,其在光学性能和热学性能上表现优异,成功实现了长沙市某路段的LED照明节能改造。实际照明效果与道路照明设计软件模拟结果相吻合,主路平均照度(average illuminance,E_(av))由31 lx提升到39 lx,比改造前提高了23%;主路照度均匀度(Uniformity of Illuminance,UI)由0.45提升到0.8,比改造前提高了82%,且主路部分照明功率密度(Lighting Power Density,LPD)由0.89 W/m^(2)降低至0.36 W/m^(2),减小了60%;十字路口部分的LED投光灯升级改造,该路段整体节能率高达66%,阈值增量(Threshold Increment,TI)值仅为0.42%,照明舒适度大大提高,且大大延长了灯具的生命周期,具有很好的道路照明节能改造参考价值和市场推广前景。

A Cooling System with a Fan for Thermal Management of High-Power LEDs

To improve the heat dissipation of high-power light-emitting diodes (LEDs), a cooling system with a fan is proposed. In the experiment, the LEDs array of 18 W composed of 6 LEDs of 3 W is used and the room temperature is 26oC. Results show that the temperature of the substrate of LEDs reaches 62oC without the fan, however, it reaches only 32oC when the best cooling condition appears. The temperature of the LEDs decreases by 30oC since the heat produced by LEDs is transferred rapidly by the fan. The experiment demonstrates that the cooling system with the fan has good performance.

一种新型两开关无电解电容LED驱动电路

LED驱动电源通常需要大电解电容来减少低频电流纹波,电解电容的短寿命是制约LED驱动电源寿命的重要因素,消除电解电容是LED驱动电源长寿命的关键。为此,提出了一种基于反激变换器的两开关无电解电容LED驱动电路拓扑,将辅助功率平衡电路与反激变换器集成,通过2个开关管实现瞬时输入功率与输出功率的平衡,消除电解电容,抑制输出电流低频纹波,实现高功率因数。详细分析了该拓扑的工作原理,并提出了一种适用于该电路拓扑的控制策略。最后搭建了1台30 W的原理样机,实验结果验证了该拓扑的可行性。

铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度对高功率密度LED极限光电性能的影响

高功率密度LED器件能实现传统光源和普通LED器件无法实现的诸多功能,将半导体照明技术链推向了一个崭新的高度。在实际应用中,单颗LED器件需要在数百瓦及近100 A电流下工作,铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度均会对该类型LED器件的极限光电性能这一关键指标产生显著影响。本文将单颗极限电功率为300 W和200 W的两种规格的LED蓝光和白光器件,分5μm、100μm和200μm三个焊锡厚度,分别贴片焊接在直径为20 mm、25 mm和32 mm三种不同面积的热电分离铜凸台基板上,测试了当散热器温度分别为25℃、50℃、75℃和100℃时蓝光LED器件光功率、白光LED光通量及其灯板导线焊点间的电压随电流的变化。同时,还研究了铜基板的导电铜箔厚度分别为70μm和140μm时,极限电功率为150 W的蓝光LED器件的I-L特性和I-V特性,并对其极限发光进行了研究。研究结果表明,焊锡厚度、铜基板面积和导电铜箔厚度均会对LED的极限发光强度和工作电压产生明显影响;减小焊锡厚度和增加铜基板面积能显著提高高功率LED器件的极限光强,P110和T90两种规格蓝光LED器件极限光功率的提升幅度高达16%和19%,白光器件极限光通量的提升幅度均高达15%左右;当铜箔厚度由70μm增加到140μm、散热器温度为25℃时,P70蓝光LED的极限光功率提升幅度为9.2%,50℃和75℃时极限光功率提升幅度为12.9%,100℃时极限光功率提升幅度为16.4%。

基于改进滑模控制策略的汽车LED前照灯驱动器设计

为了实现汽车LED前照灯远近光光照度和色温的无极调节,提出一种基于改进滑模控制策略的新型LED前照灯驱动器设计方案。采用4路独立控制的Boost变换器作为主电路拓扑,分别控制近光暖光、近光冷光、远光暖光、远光冷光灯组,构建了该电路拓扑的数学模型,并提出了一种新型复合滑模控制策略。在此基础上进行了软硬件设计,研制了一台36 W的试验样机,对该控制策略进行了试验验证。结果表明:基于提出的新型基准占空比调制的复合滑模控制策略设计的LED前照灯驱动器可分别通过设置参考电流值和色温给定系数无极调节LED灯的光照度和色温;近光冷、暖LED的输出电压纹波约为1 V,响应时间仅约为0.1 s,系统输出稳定、响应速度快、切换流畅。研究结果可为汽车LED前照灯的自动化设计提供参考。

基于STM32技术的太阳能LED路灯自动控制系统的设计与应用

传统方法在控制方式上较单一、能源利用效率低下,为解决该问题,设计基于STM32技术的太阳能LED路灯自动控制系统。在硬件上,采用STM32F103C8T6芯片为核心控制模块,结合多传感器模块、电源模块、通信模块等设计系统总体结构;在软件上,基于多传感器数据融合设计系统的人车检测功能,采用模糊控制器设计系统的太阳能LED路灯自动节能控制功能。结果表明,在设计系统的控制下,太阳能LED路灯可有效节能,且路面照度满足道路照明标准。

Al组分阶梯型渐变电子阻挡层深紫外LED性能研究

为减少电子泄漏改善发光性能,本文基于深紫外发光二极管(LED)提出了一种Al组分阶梯型渐变电子阻挡层(EBL)结构.通过数值研究,对比分析了不同EBL结构对深紫外LED发光性能的影响规律.结果表明,相较于传统EBL结构的深紫外LED(样品A),Al组分阶梯型渐变EBL结构的深紫外LED(样品B、样品C)最大内量子效率(IQE)分别提高了7.9%、14.2%,光输出功率(LOP)在200 mA下分别提升了73.3%、80.1%.这是因为Al组分阶梯型渐变EBL结构有效改善了EBL处极化效应引起的电场强度,进而减少了电子泄漏.

汽车LED前照灯控制系统及方案优化设计

随着LED前照灯复杂度、集成度及智能化程度的不断提高,汽车LED前照灯控制系统面临着简化设计、提高效率和降低成本等诸多挑战。针对目前的现状,文章提出一种集成近光、远光、角灯的LED前照灯控制系统,并着重对该控制系统的关键参数、芯片参数和方案进行新探索、设计和优化,可实现汽车前照灯的精准控制,使之具有高驱动效率、低能耗、高集成度、高性价比的优点。在汽车LED前照灯控制系统的电路设计和元器件选型等领域,具有重要的指导意义和较高的应用意义。

自适应LED纹波电流抑制电路设计

当前发光二极管(LED)应用范围十分广阔。由于LED驱动器直接连接在220 V/50 Hz的电源上,导致LED容易产生频闪现象,造成人眼不适和使用寿命减小。基于1μm DP2M DNW HVCMOS工艺介绍了一种自适应LED纹波电流抑制电路,通过采样电阻获得输入LED的电流信号,自动调整电容电位,抑制电流纹波,消除了LED频闪现象。仿真结果显示65 mA~900 mA驱动电流的纹波仅为驱动电流的1%~2%。