结温与热阻制约大功率LED发展

LED结温高低直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。保持LED结温往允许的范围内,是大功率LED芯片制备、器件封装和器件应用等每个环节都必须重点研究的关键因素,尤其是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题。首先介绍pn结结温对LED器什性能的影响,接着分析大功率LED结温与器件热阻的关系．基于对器件热阻的分析,得出了结温与热阻已经制约大功率LED进一步向更大功率发展的结论,并提出了如下两个观点：1．要在保持低成本和自然散热方式下提高LED器件的功率,根本的出路是提高光转换效率;2．在日前没有提高光转换效率的情况下,发展超过5W的大功率器件对工程应肘没有实质意义。     

一种测量功率型LED热阻的方法

叙述了正向电压法测量功率型LED温度系数K和热阻的原理,介绍了测试装置及具体测试过程,对蓝宝石衬底正装LED和硅衬底倒装LED的温度系数和热阻进行了测量.选用热阻已知的LED样品,对其实际值与测量值进行了比较,误差在5% 左右,证实了这种热阻测量方法是可行的.     

基于双向热阻模型的光电热一体化理论

通过双向热阻模型描述LED系统内部双向散热路径,进而构建光电热一体化模型。基于双向热阻模型参数,光电热一体化模型可高精度预测LED系统的结温以及光通量。实验验证结果表明,基于所提出的双向热阻模型的结温计算值和实验值的平均误差在5.3%之内,而采用传统的单向热阻模型的结温计算值和实验值的平均误差达到11.2%。基于双向热阻模型的光电热一体化理论,光通量的计算值与实验值的平均误差在6.3%之内。     

自然对流下LED集成芯片整体式热管散热器性能实验研究

为解决LED集成芯片光源的散热问题,提出一种整体式热管散热器,并在不同的热源功率、充液率、倾角下进行了自然对流散热实验研究。结果表明:散热器的热管最佳充液率为30%。热功率较小时,0°~50°倾角对热管传热影响不大;倾角达到75°时,各功率下的热管传热及散热器热阻都明显恶化。散热器启动时间约为30 min,且几乎不受功率大小影响;但75°倾角下,需要更多时间达到稳定。相比于常见的平行板和太阳花翅片散热器,采用整体式热管散热器散热的芯片结温可得到更有效控制。     

用芯片光谱特征参数表征双荧光粉转换型白色LED结温

采用正向电压法测量不同衬底温度、不同电流驱动时,双荧光粉转换型白色LED的结温,同时采用光谱仪测量归一化光谱分布.选择芯片的蓝色光谱,计算其质心波长和半高全宽,得到质心波长、半高全宽、驱动电流和结温四者之间的变化规律图.然后根据实际点灯状态下芯片的光谱特征参数,结合规律图计算得到实际结温.研究表明:对于环境温度变化引起的结温变化,(B+Y+R)/B法与本文方法准确度相当,测量误差均为2℃左右,无统计性差异.对于电流变化引起的结温变化,本文方法误差仍然约为2℃,而(B+Y+R)/B法误差与电流正相关,变化率为0.048℃/mA.同时在点灯6周内,本文方法误差仅4℃.因此,本文方法不仅适合因环境温度和驱动电流变化引起的结温变化,且无需重新校准,能准确测量长时间点灯LED结温,具有明显的技术优势.     

Si衬底GaN基LED的结温特性

结温是发光二极管的重要参数之一,它对器件的内量子效率、输出功率、可靠性及LED的其他一些性能有很大的影响。首次报道Si衬底GaN基LED的结温特性。利用正向压降法测量Si衬底上GaN基LED的结温,通过与蓝宝石衬底上GaNLED的结温比较,发现Si衬底GaNLED有更低的结温,原因归结为Si有更好的导热性。同时也表明:用Si作GaNLED的衬底在大功率LED方面具有更大的应用潜力。     

利用温变电容特性测量发光二极管结温的研究

结区的温度, 简称结温, 是发光二极管(LED) 的重要参数之一, 它对LED 器件的出光效率、光色、器件可靠性和寿命均有很大影响, 准确测量LED 器件的结温对制备LED 芯片、器件封装和应用有着重要的意义. 本文利用反向偏压下的LED的势垒电容随温度变化的特性, 提出了一种LED结温测量的新方法. 论文首先测量和分析了LED在室温下反向偏压时的电容-电压(C-V)曲线和不同反向偏压下的电容-温度(C-T)曲线, 结果表明, 在合适的偏压下, LED的电容随温度的增大而显著增加, 并呈现良好的线性关系. 在LED工作中监测其电容的变化, 并与C-T曲线进行对比, 实现了LED结温的测量, 其测量结果和传统的正向电压法的结果相对比, 两者符合较好. 最后, 利用上述方法测量了LED 在恒流和恒压条件下的结温的实时变化过程. 较传统的结温测量方法, 本方法的优点在于只须要一次定标测量, 且可实现LED在任意电压和电流下的结温测量.     

有机发光二极管的热分析与热设计

采用基于计算流体动力学的热学模拟仿真与瞬态热学测试技术分析了OLED的热学特性,研究并讨论了输入功率、面板取向、风速等实际应用变量对OLED面板结温的影响。研究结果表明,OLED的结温与衬底及封装盖表面存在明显的温度梯度,且此温度梯度随输入电流增加大幅增大。OLED的热学特性与面板取向、气流速度密切相关。     

空间相机接触热阻的计算

为了解决空间相机接触热阻难以确定的问题,从接触面传导和辐射换热的角度考虑,给出了其接触热阻的计算方法。根据空间相机的材料、加工、装配及其特殊运行环境,得到一个合理的接触系数范围。以空间相机的正视相机为例,对其结构进行合理的简化,利用I-DEAS/TMG热分析模块建立有限元模型,仿真计算了低温稳态平衡工况,考查了热阻波动对温度分布的影响。正视相机热分析计算结果和热环境模拟试验数据较为吻合,最大偏差为0.45℃。研究结果表明,该接触热阻计算方法合理,可以预测太空环境中干接触的精密加工表面间的接触热阻。     

基于电压变化率的IGBT结温预测模型研究

基于半导体物理和IGBT基本结构,通过合理简化与理论推导,建立了电压变化率模型,对电压变化率的影响因素与温度特性进行了深入研究,得出电压变化率随电压或电流的增大,线性增大;随结温增大,线性减小.基于电压变化率模型,建立了IGBT电压变化率结温预测模型.仿真和实验结果验证了模型的正确性与准确性.对实现IGBT结温在线监测、提高IGBT模块及电力电子装置可靠性具有一定的理论意义和应用价值.     

一种控温热管理器的实验研究

本文针对余热利用中既需控制热源温度又需要对热量输入/输出进行管理的场合,提出了热管理器的概念.在运行过程中,热管理器可以实现对热源温度的控制,并根据各个用热对象的级别及工况,通过不凝性气体体积的变化,自动实现对热量输出的分配.为了验证热管理器的可行性,本文建立了实验样机及系统.实验结果表明,加热功率从6.0kW上升至14.0 kW,工质蒸汽温度的变化幅度仅为0.7℃.工质蒸汽/不凝性气体的交界面起到了良好的"热开关"作用.从热源回收的热量,按照优先级顺序依次分配给各个热用户.     

肿瘤微波热疗的温度场预示及热损伤研究

本文将热损伤的产生和影响引入到肿瘤的微波热疗中。运用微波能量比吸收率SAR的分布分析了微波在组织中的传输和吸收过程,并对微波热疗过程中的温度场、热损伤分布以及血液灌注率的变化进行了数值模拟。     

一种测量生物组织热导率的新方法

采用脉冲衰减法可以测量生物组织热导率。但是,Chen等人提出的脉冲衰减法采用了“点热源”假设,而实际测量时,探头有一定的几何尺寸,由此造成了测量时的模型误差。本文采用数值实验的方法对这一误差及其影响因素进行了分析。在此基础上,提出了一种考虑了探头尺寸影响的新的脉冲衰减法,推导出了其测量公式。采用已知热导率的工质进行了验证试验,实验测量结果证实了本文对原有测量方法误差的分析;同时也表明,采用本文提出方法可以将测量误差减小到5%以下。     

PTC热敏电阻器的电阻温度特性及应用

本文从半导体陶瓷PTC热敏电阻器入手，讨论了该热敏材料的电阻温度特性，给出了PTC热敏电阻器的测量结果和应用范围。     

探针法测量低温下生物材料导热系数研究

低温下导热系数测定对生物器官的低温保存很重要。本文用探针法对低温下鱼肉、猪瘦肉、牛肉和脂肪的导热系数进行了测量研究。研究发现肉类生物材料低温下的热导率明显小于冰的热导率,不同肉的热导率不同,从大到小依次是鱼肉、猪瘦肉、牛肉和脂肪,其中脂肪的热导率比其它的小很多。随着温度的下降导热系数反而增大。分析影响生物材料导热系数大小的是水分含量、结构质地和温度。     

计及温度影响的散体有效导热系数模型

本文导出了基于逾渗理论并考虑温度影响的散体有效导热系数预测模型。针对孔隙中流体的传热机理,诠释了无量纲参数φ的物理意义。对SiC、SiO2和煤灰等散体材料在自行研制的实验系统上采用断电热线法测量了其在50-600℃范围内的有效导热系数。结果表明:实验值与模型预测值吻合良好,这三种散体材料的有效导热系数都随温度的增加而增大。     

热敏电阻温度特性的测定

针对热敏电阻温度特性在实验检测中存在的问题,设计出一种新的检测装置,结合传统的数据处理,改革实验教学方法,从而较准确地检测出典型热敏电阻温度特性参数,对热敏电阻温度特性有了一定的了解．     

强激光辐照下窗口材料靶传热及热应力破裂的解析分析

用有限Ｈａｎｋｅｌ积分变换法对轴对称强激光束辐照下平面薄靶（或薄膜）传热及热应力分布进行了解析推导，得到了随时间演变的温度场及相应的热应力场的解析解。对比有关实验，对强激光束辐照窗口材料（例如ＭｇＦ２晶体、Ｋ９玻璃）靶引起其脆性热应力破裂进行了分析，详细讨论了激光强度、激光－靶能量耦合系数、辐照时间及光斑尺寸等因素对靶的破坏的影响。     

热敏电阻温度计的设计与制作

本文介绍了设计性实验“热敏电阻的设计与制作”的实施情况。说明了只要选题合适、要求恰当,设计性实验不仅可行,而且对物理实验训练的总结提高十分有效。     

石墨泡沫新材料导热的分形模型

新型导热材料石墨泡沫具有很好的热物理性质。本文在实验获取这种新型多孔材料的基础上,建立了基于分形理论的材料结构和导热模型,采用热阻法给出了石墨泡沫材料的等效导热系数的关系式,计算了石墨泡沫的剖面孔隙面积分形维数和等效导热系数.