LED参数及特性详解

1）电学特性LED的伏-安特性LED的伏-安特性是流过芯片PN结电流随施加到PN结两端上电压变化的特性，它是衡量PN结性能的主要参数，是PN结制作优劣的重要标志。为保证LED安全工作，应该保证实际功率在最大允许功耗范围内。为此描述LED色度特性而引入主波长。主波长就是人眼所能观察到的，由LED发出主要单色光的波长。图3-13LED峰值波长和光谱分布显色指数与色温是有关系的，一般而言，色温越低显色指数越高。

理论教育 2023-06-30

LED芯片：提高发光效率与热管理方案优化

③电子阻挡层也对GaN基LED的发光效率具有重要的影响。同时，在不改变EBL材料的前提下，通过改变AlGaN的Al组分来提高LED的发光效率［26］。目前，主要用二维光子晶体来提高LED的出光效率，其影响出光效率的主要因素有光子晶体的结构、晶格常数和高度等。图4-4两种LED内部光路对比3）不同的衬底对发光效率的影响衬底又称封装基板。对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。

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LED灯具散热器的热分析和热设计

确定散热器热阻Rthba根据最大允许结温Tj、环境温度Ta，计算LED灯具最大允许热阻Rth-ja，从而得到散热器热阻Rthba。4）LED灯具散热器性能热分析与热设计实例LED灯具散热器性能的判断已知3 W白光LED，RJC＝16℃／W，K型热电偶点温度计测量头焊在散热垫上。使用时，COB LED和散热器之间加导热胶，热阻为0.5℃／W。要求给这只COB LED选用合适的散热器。

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计算流体力学软件介绍

Fluent是目前应用范围最广泛的CFD软件。图11-7ANSYS Fluent图例及模拟计算图例图11-8Fluent功能模块及优势2）CFX全球第一个通过ISO 9001质量认证的大型商业CFD软件。ANSYS CFX的核心是其先进的求解技术，这是快速、稳健地获得可靠精确结果的关键。从耦合场计算来讲，由于CFX杂合了有限元方法，因此能比Fluent更方便地用于流固耦合计算。1）FloEFDMentor Graphics FloEFD是无缝集成于主流三维CAD软件中的高度工程化的通用

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LED散热基板的分类及解决方案

图7-1基板的分类根据电路层数，可分为单面板、双面板和多层板。这种板间电路桥梁称为通孔。从LED散热途径叙述中，可将LED散热基板细分两大类别：LED封装基板和系统电路板。为了改善高功率LED散热问题，近期已发展出高热导率铝基板，利用金属材料散热特性较佳的特色，已达到高功率产品散热的目的。但LED芯片和封装基板之间的连接问题，仍影响芯片热量的传递。

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专业电子散热软件的优化方案

1）FloTHERMMentor Graphics FloTHERM是全球第一个专业电子散热仿真计算软件，使用正交化网格计算，可以在很快的时间内完成项目的计算工作。图11-12FloTHERM主要模块FloTHERM处理曲面的能力不强，应用在有曲面的热模拟过程不太适合。2）IcepakIcepak是Fluent公司面向电子散热行业开发的一款专业电子散热软件，使用的是Fluent软件的计算内核，其独立的网格化分工具，在电子散热行业与Flotherm齐名。Icepak主要应用于各类电子散热，在机柜、IGBT等电子产品散热占主流。图11-13Icepak在电子系统中的热模拟应用

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荧光粉的制备及封装方法

1）自加热现象图5-39LED芯片与YAG荧光粉的相互热影响模型LED芯片在工作状态部分蓝光激发黄色YAG颗粒，辐射复合产生蓝绿光。图5-41三种典型的封装方式4）荧光粉对LED结温的影响因素荧光粉的封装方式对LED结温的影响有学者研究表明，不管哪种封装方式，荧光粉的温度都要高于芯片的温度。

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印刷电路板介绍：FR-4 PCB及其特性

印刷电路基板是以铜箔基板作为原材料而制造的电器或电子的重要机构组件，由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为印刷电路板。1）FR-4 PCBFR-4 PCB是使用环氧玻璃布层压制作的印刷电路板，是传统电子封装中应用和使用最广泛的基板，通常会作为PCB的主材料，其热导率在0.2～0.3 W／（m·K），热膨胀系数在×10－6／K。图7-4热通孔对FR-4 PCB温度的影响

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控制体边界节点方程的求解方法

在数值计算中所研究的区域的边界条件是通过边界节点的节点方程来反映的，因而边界节点的差分方程的建立十分重要。这里同样采用边界节点的控制体热平衡来确立边界节点的差分方程。下面将具体讨论一些典型的边界节点的节点方程。对于显示差分格式有：对于隐示差分格式有：对于其他边界节点也可以采用上述的控制体热平衡的办法建立对应的节点差分方程式。表11-1二维非稳态导热节点差分方程（续表）

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温度对大功率LED的灾难性失效影响

硅芯片升温时，电阻下降，形成更大的电流，反过来又进一步使芯片升温，形成自加热效应，使材料性能加速恶化。温度增加会提高离子电迁移率。图1-13环氧树脂玻璃转化温度Tg示意图2）机械失效机械失效包括过度变形、屈服、裂隙、断裂或两片材料结合处的分离。对于单个LED而言，如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出，则会导致芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布，芯片的失效率也会上升。

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LED系统的构成及工作原理优化为LED系统构成和工作原理

LED的封装是为了维护本身的气密性，并保护不受周围环境中湿度与温度的影响，以及防止组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。图3-6LED灯珠结构示意图5）系统及灯具单个LED芯片往往不能够完成照明需求，需要将多个芯片串并联起来一起使用。将上述结构连接驱动电源后，形成LED照明系统。

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GaN基正装LED芯片热阻的构成分析

热量流经N-GaN后到达蓝宝石衬底，经蓝宝石衬底到达芯片底部。表4-1典型1W GaN基芯片各层尺寸及热导率表4-1为经典的1W GaN基正装芯片的各层尺寸，根据第2章热传导的基本知识，可以计算出式（4-1）中各电阻的阻值。表4-2GaN基芯片各层热阻计算公式及计算结果由表4-2热阻计算值可知，发光层和N-GaN层厚度较小，本身热导率较高，所以热阻值非常小。

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热界面材料涂覆的优化工艺

胶黏剂涂覆工艺是将胶黏剂从储存器内转移到电路板上的工艺方法。热气泡式喷墨通过热敏电阻加热墨水产生气泡，气泡爆破使墨水喷出形成墨滴；压电式喷墨利用压电材料的压电效应产生机械力，并以机械动作将墨水“挤”或“推”出去。压电材料具有响应速度快、输出位移精度高等特点，在点胶行业内发挥着重要的作用。容积式喷射点胶阀其利用压电材料的变形来改变容积腔内体积，容积内的胶液受到挤压通过喷嘴喷射出来。

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典型无铅钎料介绍及应用案例

Sn-Pb钎料因其熔点低、成本低廉和润湿性良好等优点被广泛应用于电子封装，但因为Pb的毒性而逐渐被剔出电子工业，取而代之的是无铅钎料。1）Au-Sn钎料Au80Sn20焊料作为一种无铅焊料，具有良好的润湿性和流动性，而且适用于无钎剂钎焊，可避免对元器件的污染。2）Sn-Ag-Cu钎料Sn-Ag-Cu焊料是最常用的无铅焊料。表6-5常见无铅钎料性能4）钎料性能的改进浸润性能润湿性是指一种液态金属在一种固体表面铺展的能力。440℃出现不润湿现象。

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LED灯具散热技术及其应用优化

③开孔设计应该以最大流量为基准设计。④Troom为灯具外部的环境温度，其温度高低不受灯具影响。⑤Tlocal为灯具内靠近喷嘴附件的温度，其值高于Troom。图9-11基于SynJet灯具外壳设计示意图2）SynJet散热器及在灯具中的应用SynJet射流泵搭配不同尺寸的散热片可以用在不同功率和规格的LED灯具中。此外户外SynJets开发时考虑能承受极端温度，无论冷热，还是在高湿度和腐蚀性或油气环境中均可正常工作。表9-5SynJet典型散热器和在LED灯具中的代表性应用

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离子风散热的基本原理介绍

在尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，便会出现相对稳定的电晕放电。解析离子风散热器结构其实比较简单，在构造上，散热装置由两部分组成，“离子产生区”负责释放电子，阳极所在的“抽运区”负责降温，从而达到理想的散热效果。图9-15电晕放电原理图及结构示意图

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