大功率LED應用設計的熱特性分析方法研究.pdf

1、大功率LED作為照明光源在近十年的技術發(fā)展中日趨成熟，隨著光源器件的技術進步和產品升級，新一代的照明技術和產品已經由實驗性使用和工藝探索階段進入到關注應用和普及替換階段。在經歷了初始探索性應用階段后，對大功率LED應用設計技術的研究就更顯突出重要。大功率LED光源的應用設計的核心要求，就是滿足照明的高光效性、適宜的配光、穩(wěn)定可靠的工作、長壽命低光衰。這就需要對器件的品性具有深度的了解和分析。本文就大功率LED的熱特性分析方法進行研究和討

2、論，為大功率LED光源的應用設計提供依據和手段。
　　大功率LED的熱特性研究是應用設計的基礎。針對LED結溫對其性能特性影響以及由此帶來的光衰和可靠性問題，本文將不局限于單一的溫度或者是熱學的技術指標分析，而通過圍繞器件本身的結構特性以及所涉及光電熱多參數特性指標來綜合分析與研究，包括LED組件電路結構、不同拓撲結構的驅動模型、LED熱阻分析、組件的熱場分布特征、恒流驅動電路設計。熱輻射探測技術是研究大功率LED的熱特性設計中非

3、常有效的工具和手段，尤其是可以實現熱輻射場的可視化技術，能夠更為直觀地了解和分析光源的組件的熱特性。實現對光源組件的熱場探測和可視化技術研究也是本文的很重要的組成部分。為了更為全面地解析大功率LED光源器件在不同的構件模式下的電熱特性，提高LED照明應用設計品質，本論文圍繞上述重要內容開展大功率LED應用設計的熱特性分析方法研究，并取得以下創(chuàng)新性研究成果:
　　采用紅外熱輻射探測技術對LED的熱特性進行分析，提出等發(fā)射率法實現非接

4、觸測溫。在熱平衡條件下，運用斯蒂芬波爾斯曼的全幅射理論，以等輻射原則實現了LED的熱輻射測溫計算方法。在實驗數據分析和理論研究的基礎上，給出了LED熱輻射測溫的數學計算模型。
　　依據大功率LED的基本結構模型，分析和研究了驅動方式對LED的特性影響。給出了多芯片大功率LED電路拓撲結構和布局結構對性能的影響性分析，并對大功率LED組件的驅動模型進行了分類研究。對于恒流驅動模式下LED組件的伏安特性進行分析，給出了恒流驅動模式下的

5、組件電路拓撲結構的優(yōu)化選擇模型。為組件的電路拓撲結構的選擇提供了理論依據。
　　提出了基于熱輻射數據可視化的大功率LED熱特性研究方法，對于大功率LED的熱設計由單一抽象的集中參數設計拓展為可視化的直觀熱場狀態(tài)描述。并在熱場數據可視化的基礎上，構建了圖示化特性分析手段。充分利用輻射數據的直觀圖形化描述，對大功率LED組件的熱場分布提供了更加有效的趨勢觀察和對比分析的方法。
　　研究中，采用了理論分析和實驗數據驗證相結合的方法