大功率白光LED灯具散热优化方案

２０１４年６月 第２５卷　第３期 照明工程学报 ｚｈａｏｍｉｎｇｇｏｎｇｃｈｅｎｇｘｕｅｂａｏ ｊｕｎ．　２０１４ ｖｏｌ畅２５　ｎｏ畅３ 大功率ｌｅｄ灯具散热的优化设计 王忠锋 １ ，黄伟玲 １ ，白金强 ２ （１畅江西理工大学应用科学学院，江西赣州　３４１０００；２畅广州雄义精密五金有限公司，广东广州　５１００００） 摘　要：对大功率ｌｅｄ灯具的散热进行研究。从大功率灯具的散热器材料选择、散热器结构的优化设计、散热器 表面处理工艺、有效散热面积、对流条件等几个因素进行分析与散热性能的关系，对各种不同的散热技术进行整 合优化。结果表明：改善ｌｅｄ灯具的对流环境、对散热器表面进行工艺处理、合理选择散热器的材料和优化散热 器的结构设计均能提高大功率ｌｅｄ灯具的散热效果。 关键词：大功率ｌｅｄ；散热；优化设计 中图分类号：ｔｎ３１２＋．８　　

1w级大功率白光led发光效率研究 摘要:研究了1w级大功率白光发光二极管(led)发光效率随功率变化的关系。实验结果 表明,功率在0～0.11w的范围里,发光效率随功率迅速增加;功率达到0.11w时,发光效率 为15.6lm/w;当功率大于0.11w时,发光效率随功率增加开始减小,功率继续增加时,发光 效率降低的速度越来越快。在器件额定功率1w附近,发光效率为13lm/w。发光效率随功 率增加而下降主要是由于芯片温度升高、电流泄漏等导致的载流子有效复合几率下降引起的。 关键词：大功率白光发光二极管;半导体照明;光通量;发光效率 文章编号:1001-5868(2005)04-0314-03 中图分类号:tn383.1文献标识码::a lumenefficiency

白光led的应用正在不断扩大,已从手机照明及液晶屏的背光等传统应用扩展到汽车室内照明、手电筒及店铺陈列照明等大功率领域。其中最具代表性的就是丰田汽车于2007年5月推出的高档混合动力车"雷克萨斯ls600h",其前照灯使用了白光led。

散热设计是大功率发光二极管(led)模组结构设计的重要环节。首先利用计算流体力学方法对自然对流条件下大功率led模组的温度场进行了模拟,提出并优化了模组可采用的散热片结构,进而对影响模组散热的其他关键因素进行了分析,结果表明,提高关键封装材料如银胶的热导率能够有效地降低芯片温度,提高芯片温度均匀性;多芯片封装时芯片的整体温度及均匀性相对于单芯片封装皆有改善。优化后的封装结构在5w电功率注入条件下,芯片结温约60℃。

２０１４年１２月 第２５卷　第６期 照明工程学报 ｚｈａｏｍｉｎｇｇｏｎｇｃｈｅｎｇｘｕｅｂａｏ ｄｅｃ．　２０１４ ｖｏｌ．２５　ｎｏ．６ 大功率led灯具散热装置的设计 杨桂婷 １，２ ，刘一兵 １ （１．邵阳职业技术学院机电工程系，湖南邵阳　４２２０００；２．湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙　４１００８２） 摘　要：采用ａｐｄｌ语言生成分析文件，建立了ｌｅｄ灯具热沉的有限元模型，以热沉翘片长度、宽度和数目为设 计变量，以ｌｅｄ最高结温为目标函数，建立了优化数学模型，采用ａｎｓｙｓ热分析软件进行了优化。结果表明热沉 翘片长度越长，芯片最高结温越低；翘片宽度越宽，芯片最高结温越高；随着翘片数目增加，最高结温下降，但到 达一定数值时，结温又会缓慢增大。在ｌｅｄ芯片结温不超过６０℃的条件下，对热沉结构的优化值分别为：翘片长

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,电流较小的区域对应的发光强度的线性关系较好

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。

通过对大功率led多层材料的封装结构进行建模及数值分析，得到稳态的温度场分布、芯片最高温度与环境温度、lei）功率的变化关系，并利用热阻模型对材料散热效率进行了优化。对于单一肋片，存在一个使其热阻最小的最佳肋厚。对于肋片组散热器，肋片数量较少时也能使散热器总热阻较小，且应尽量使肋片厚度接近单个肋片热阻最小时的厚度，以更少的肋片数量获得较小的散热器总热阻，这样既能控制芯片的最高温度，又可有效地节约成本。

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(chiponboard)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。

以大功率白光发光二极管(led)为光源,利用光学软件tracepro模拟设计出满足特定功率和照度要求的路灯照明系统,并通过实验验证其可行性。该模拟系统对实际开发具有指导意义。

qsi 检验标准 文件名称文件编号qsi-005 白光led灯具输入功率测试 标准 版本c 页码4to4 fp001-05b 1.目的 规范白光大功率led照明灯具在制程、出货检验过程中的功率检验标准，确保产品符合设计要求。 2.范围 适用于公司使用大功率led光源的照明灯具。 3.标准要求（普通路灯系列） 序号灯具类型电源类型输入电压电源效率输入功率pf值 16颗(350ma)10w 以订单要求或 工程部资料为 准 ≥90%7.5±2w≥0.95 27颗(350ma)10w≥90%8.5±2w≥0.95 314颗(350ma)35w≥90%20±10%w≥0.95 424颗(350ma) 50w ≥90%30±10%w≥0.95 528颗(350ma)≥90%

为确定荧光层形状对大功率白光led光学性能的影响,对蓝光led发光晶片激发黄色荧光粉产生白光的荧光涂布工艺进行了研究。分别通过大面积点胶、晶片表面点胶和保形荧光胶涂布工艺制得白光led样品,利用积分球和角度测试机对白光led的光学性能进行测试,结果表明,保形荧光层白光led的色温、光强分布和发光角度等光学性能优于大面积点胶和晶片表面点胶白光led的光学性能。

以两种不同型号的大功率白光led为研究对象,通过热阻法和正向压降法综合测量led的结温,利用荧光光度计测量led光谱,研究大功率白光led的结温与光谱之间的关系。结果发现对于不同类型的led管,光谱蓝白比w/b(w为整个白光发光光谱的积分,b为蓝光部分的积分)与pn结结温tj均存在线性关系,但线性关系式不同;对于同一led管,小电流对应直线斜率的绝对值比大电流的大。对这些特点及其相关的物理机制做了分析。

led路灯与常规高压钠灯路灯不同的是，大功率led路灯的光源采用低压直 流供电、由gan基功率型蓝光led与黄色荧光粉合成的高效白光二极管， 具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特 优点，可广泛应用于城市道路照明。外罩可用pc管制作，耐高温达135度， 耐低温达-45度。 发光二极管(lightemittingdiode，简写为led)是基于半导体pn结形 成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一定的正向偏置电压和注 入电流下，注入p区的空穴和注入n区的电子在扩散至有源区后经辐射复 合而发出光子，将电能直接转化为光能。 优点 1、led路灯本身的特性——光的单向性，没有光的漫射，保证光照效 率。 2、led路灯有独特的二次光学设计，将led路灯的光照射到所需照明 的区域，进一步提高了光照效率，以达到节能目的。

烟囱效应具有强化对流、增强换热的能力。本研究设计了一款基于烟囱效应的大功率led灯具散热器,采用有限元分析法分析烟囱效应在散热器散热过程中的作用效果。分别探讨了烟囱的高度、烟道孔径以及烟囱个数对散热器散热性能的影响。研究表明,本研究中烟囱烟道孔径的最佳尺寸为6mm。烟囱的高度可依据散热器的高度设计取40mm~50mm。在设计条件允许的前提下,烟囱个数越多散热器散热效果越好。

大功率白光led的结温与发光光谱特性研究 作者：陈海燕，赵光华，赵福利，chenhaiyan，zhaoguanghua，zhaofuli 作者单位：陈海燕,赵福利,chenhaiyan,zhaofuli(中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广东,广 州,510275)，赵光华,zhaoguanghua(中国科学院广州电子技术有限公司,广东,广州 ,510275) 刊名： 中山大学学报（自然科学版） 英文刊名：actascientiarumnaturaliumuniversitatissunyatseni 年，卷(期)：2009,48(3) 被引用次数：5次 参考文献(12条) 1.彭万华我国超高亮度及白光led产业的现状与发展[期刊论文]-激光与红外2005(04) 2.gelcorejpthermalchalleng

led灯具散热详细计算　吸顶式10led灯具的led散热计算 　　吸顶式10led灯具原采用白炽灯为光源，因其光源寿命短，抗振性能差，灯具维护频繁，维护成本高。为了 　　散热方案：将led光学模块通过辐射和对流的方式对外散热。具体方案是，将10个1w的led光源用回流焊方 　　led光源散热计算： 　　led的散热模型如下图所示 2012-6-409:47:50上传 下载附件(8.76kb) 　　因led光源用回流焊接到铝基板上，而该铝基板与黄铜壳体(散热器)通过螺钉紧固而连接。热量通过传导方式 　　led,其功率采用1w，查规格得知，从接合点到焊接点(rthj-sp)的热阻值为11°c/w，最高接合点温度为120 　　在led焊接点和散热片间的热阻值rthsp-h取决于包括表面抛光度、平整度、所施加的安装应力、接触面积 　　tj=

研究了配粉胶、填充胶、光参数测试设备及测试方法,对大功率仿流明式led灯珠的色温参数变化的影响.研究结果表明:高折射率配粉胶可有效地提高led灯珠的光通量,但产品色度稳定性较差;低折射率配粉胶的灯珠的光通量低,产品色度稳定性高;填充胶的折射率对灯珠的色温变化影响较小,同时灯珠的光通量受填充胶折射率的影响亦较小.

创建节约型社会已经成为共识，建筑中采用节能型照明系统也已成为一种趋势。目前，大功率led在发光效率、使用寿命、光输出特性、显色性能以及绿色无污染等方面具有独特的优势，成为具有极强竞争力的新型优质光源，然而在决定大功率led能否广泛应用的几个关键技术中，

【名称】1w大功率正白光led灯珠 【使用芯片】正规台湾奇美芯片 【色温】6000-6300k 【正向电流】350ma 【光通量】80-90lm(流明) 【正向电压】3.3-3.6v 【反向电压】5v 【功率】1w 【发光角度】180度 【工作温度】-20-60度 【储存温度】20-60度 【亮度衰减】工作5000小时后3% 【寿命】50，000小时 双金线正品1w大功率led灯珠led光源 颜色：白光暖白光 工作电压：3.0-3.5v 工作电流:350ma 角度:120 色温：6000-7000k3000-3500k 亮度：80-90lm 需要带铝基板 1w大功率led光源白光发光二极管led灯珠 注:不带铝基板! 规格:1w大功率白光 色温:白光6

第20卷　第3期 2005年6月 液　晶　与　显　示 chinesejournalofliquidcrystalsanddisplays vol120,no13 jun.,2005 文章编号:100722780(2005)0320250204 多芯片集成大功率白光led照明光源 吴海彬1,2,叶　光2,王昌铃2 (11福州大学机械工程学院,福建福州　350002,e2mail:wuhb@fzu.edu.cn; 21福建省苍乐电子企业有限公司,福建福州　350007) 摘　要:通过对自行设计的集成功率型1w白光led进行测试,发现当持续点亮900h时,其 光通量衰减只有12%,比传统支架型封装的白光led明显慢,而色温飘移也不明显。1w白 光led的色温可以覆盖

对4种1w白光功率led进行了100～900ma的变驱动电流光学特性试验。分析了荧光粉转换效率随驱动电流变化的内在机理,一是由于驱动电流增大导致蓝光芯片内量子限制斯塔克效应引起峰值波长蓝移,致使蓝光与荧光粉的匹配程度降低;二是由于驱动电流增大导致器件温度升高,荧光粉的非辐射增多,且其激发态能级分裂加剧,导致部分能量降低,黄光波长出现红移现象。通过分析上述两种因素的综合作用,得出了荧光粉转换效率随驱动电流变化的规律,并据此提出改进白光led驱动电流特性的建议。