AlGaInP基LED阵列平均结温的质心波长表征

在驱动电流为350 mA时,测量了LED阵列在不同衬底温度下的归一化光谱功率分布,然后计算质心波长,并分析其与LED阵列平均结温变化量的关系,最后研究了质心波长表征结温的准确度。研究结果表明:采用1 nm采样间隔的光谱仪,质心波长与平均结温的变化成良好的线性关系,其线性度明显优于中心波长法。同时,质心波长的测量精度更高。因此,质心波长测试是一种可以精确表征AlGaInP基LED阵列平均结温的有效方法。     

基于相对光谱差异的非接触式LED结温测量方法

提出一种运用相对光谱的整体差异表征AlGaInP基LED结温的方法.首先使用光谱仪测量不同驱动电流、不同衬底温度下,不同颜色AlGaInP基LED的相对光谱,计算同一LED不同结温条件下相对光谱之间的差异,然后分析相对光谱差异与结温变化量之间的线性度,最后比较相对光谱差异法与峰值波长法测量的准确性.研究表明:相对光谱差异与LED结温变化成正比,相对光谱差异法的准确度和测量误差随光谱仪带宽的增大而增大.当光谱仪带宽为2nm时,其准确度优于采用带宽为1nm的峰值波长法;当带宽为5nm时,其准确度与带宽为1nm的峰值波长法相当.     

GaN蓝色LED结温的最佳光谱带宽表征

研究了光谱带宽表征Ga N蓝色发光二极管(LED)结温的最优方式。测量了10只Ga N蓝色LED在不同驱动电流和不同热沉温度下的归一化光谱功率分布和结温,采用最小二乘法分析得到不同n值的光谱带宽Δλn表征结温的公式,比较了该公式和电压法得到的结温之间的差别以及差别最小时的最优n值。研究表明采用不同n值的Δλn均能够表征结温。随着n值减小,Δλn表征结温的误差先减小后增大。最优n值与光谱仪的测量误差有关。采用Hass2000型光谱仪时最优n值为0.2或0.3。该研究对提高Ga N基LED结温的测量准确度具有重要意义。     

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.     

基于特征光谱参量表征发光二极管结温的方法

针对采用蓝光激发荧光粉产生白光的YAG型白光LED,通过分析其光谱波谷特性,采用常规可见光光谱仪和温控系统设计了一套基于光谱特征参量的LED结温测试系统.测量方法分为定标函数的测定和任意状态下的测量两部分.首先采用光谱仪测量在给定的多个不同结温和正常驱动电流下的相对发光光谱数据,再分析其光谱波谷处的相对光谱强度.从实用性和降低成本的角度考虑,采用正常工作电流驱动,但以正常工作电流驱动下的LED在光谱仪的固定反应时间内其自加热效应不可忽略.因此采用选定基准状态法,将各温度下的相对发光光谱强度与基准状态下的逐点作差得到相应的发光光谱强度差,同时为了减少温控系统引入的温度偏差,同样将各温度与基准温度作差得到相应的结温差.实验表明高低色温大功率LED的结温差和发光光谱强度差经过一定的函数拟合形成的定标函数其线性度都较高,R2达到0.99以上;利用定标函数,可以测量出在任意状态下的LED结温.最后将采用本方法得出的高低色温LED在不同条件下的结温数据与通过Mentor Graphics公司的T3Ster仪器的测量结果进行了比较,最大偏离度为2.82%,在可接受的误差范围内,表明此方法完全具备可行性,具有一定的实用价值.     

LED结温与光谱特性关系的测量

采用恒定驱动电流改变环境温度和恒定环境温度改变驱动电流两种方法分别对直径5 mm封装的AlGaInP型红光和黄光LED,InGaN型绿光和蓝光LED,以及InGaN蓝光+荧光粉的白光LED的结温与其光谱特性进行了测量,得到了不同条件下LED结温与光谱特性的关系.结果表明;AlGaInP LED的峰值波长与结温有良好线性关系,InGaN LED的峰值波长则与结温没有明显对应关系;但白光LED发射光谱的白、蓝功率比与结温有良好线性关系;对AlGaInP LED及蓝光激发的白光LED,通过光谱特性测量可快速、准确地确定光源系统中各LED的结温继而预测光源系统的有效寿命.     

LED结温与光谱特性关系的测量

采用恒定驱动电流改变环境温度和恒定环境温度改变驱动电流两种方法分别对直径5 mm封装的AlGaInP型红光和黄光LED,InGaN型绿光和蓝光LED,以及InGaN蓝光+荧光粉的白光LED的结温与其光谱特性进行了测量,得到了不同条件下LED结温与光谱特性的关系.结果表明;AlGaInP LED的峰值波长与结温有良好线性关系,InGaN LED的峰值波长则与结温没有明显对应关系;但白光LED发射光谱的白、蓝功率比与结温有良好线性关系;对AlGaInP LED及蓝光激发的白光LED,通过光谱特性测量可快速、准确地确定光源系统中各LED的结温继而预测光源系统的有效寿命.     

基于半峰宽的发光二极管结温测量方法

设计了一种采用普通光谱仪,基于光谱半峰宽(FWHM)方法测量LED结温测试系统。首先采用普通光谱仪测量在不同环境温度和正常工作的驱动电流下各色LED的相对光谱分布,由于光谱仪采集到光谱数据均是离散的,为了得到较为精确的半峰宽,需要在最强峰值I_(max)一半即0.5I_(max)处附近将离散的光谱峰形数据拟合成连续的峰形函数,便可计算出在不同温度下较为精确的FWHM,再经过一定的函数拟合,得到结温T_j与FWHM的函数关系。实验发现白光和蓝光LEDT_j-FWHM函数线性关系均高于其他颜色的LED,并且其线性指数R~2均非常接近1,表明各色LED其结温T_j和半峰宽FWHM两参量具有较强的线性函数关系;利用T_j与FWHM的函数关系,便可计算出任意测量值FWHM所对应的LED结温。由于该方法采用正常的驱动电流,自加热效应不可忽略,为了减少光谱仪在固定反应时间内由自加热效应而引起的LED器件结温的升高和温控系统引入的温度偏差而带来的测量误差,选定某状态下的T_j与FWHM为基准状态,并采用逐点作差法得到相应的ΔT_j和ΔFWHM,再将ΔT_j和ΔFWHM拟合成相应的线性函数,得到定标函数,这样极大地减少由自加热效应和温控系统而引入的偏差。最后将本方法得出的测量结果与采用Mentor Graphics公司的T3Ster仪器测出的结果进行了比较,发现偏离2.5%,在完全可接受的误差范围内。结果表明所提出的采用半峰宽法测量LED结温测试方法的可行性。该方法克服了光谱法的峰值波长漂移过小,对测试结果带来较大误差的缺点,并且具有不破坏原有封装结构和不需要昂贵仪器的优点。     

InGaN基白光LED光谱特征和结温相关性研究

 以InGaN蓝光+荧光粉的白光LED为研究对象,在恒定环境温度下改变驱动电流,利用光谱仪测得不同LED结温下的光谱曲线。通过分析实验数据,得出光谱特征与该型LED结温的关系。结果表明：InGaN基白光LED蓝光和荧光的峰值波长与结温没有明显的线性关系;蓝光的光谱线宽以及荧光和蓝光峰值强度的比值与结温具有良好的线性关系。     

结温对高压白光LED光谱特性的影响

高压LED因其自身突出的特点在照明领域有着潜在的应用优势,但作为一种新型功率LED,其光电热特性仍需深入研究。该实验对6和9V GaN基高压LED芯片进行了相同结构和工艺条件的封装,对封装样品进行了10~70℃的变温度光谱测试,并进行了从控温平台温度到器件结温的转换。为保证器件的电流密度相同,6和9V样品光谱测试的工作电流分别设定为150和100mA。结果显示,结温升高会导致蓝光峰值波长红移、波长半高宽增大、光效下降和显色指数上升等现象。在相同平台温度和注入功率下,9V样品的结温低于6V样品;随着温度的升高,9V样品波长半高宽的增加量比6V样品少1.3nm,光效下降量少1.13lm·W~(-1),显色指数上升量少0.28。以上表明,与低压LED相比,高压LED有着更低的工作结温和更小的温度影响。原因在于,相同环境温度下高压LED具有更好的电流扩展性和更少的发热量。此特性在高压LED的研究、发展与应用等方面具有参考价值。此外,峰值波长仍与结温有着较好的线性度,在光谱设备精度较高的情况下可继续作为结温的敏感参数。     

发光二极管归一化光谱模型的修正

受自吸收等因素的影响,由发光二极管(LED)归一化光谱模型得到的光谱与实测LED光谱之间存在差异。为得到与实测LED光谱相吻合的归一化光谱模型,将由归一化光谱模型得到的理论光谱与实测光谱相减得到近似的自吸收谱。通过分析自吸收谱的峰值强度和半峰全宽与温度之间的关系以及其峰值能量与实测光谱峰值能量之间的定量关系,结合LED光谱的高斯模型和归一化光谱模型给出了自吸收谱的拟合表达式,并作为归一化光谱模型的修正项,对归一化光谱模型进行修正。在不同测试温度下的实验结果表明修正后的平均模型误差小于4%,证明由修正后的归一化光谱模型得到的光谱与实测光谱相吻合。     

功率型LED结温测量方法的实验研究

本文基于东南大学物理实验中心研发的LED热学特性实验仪,在仪器原有的脉冲电流法基础上,进一步拓展了小电流法测结温的实验内容,并利用这两种方法研究了LED灯珠在升温与降温过程中的结温变化。此外,实验还通过引入光谱仪测量了不同结温灯珠的发光光谱,探索了利用LED光谱测量结温的方法。该实验引导学生围绕LED结温测量这一工程技术问题,对原有的实验仪器和测量方法进行了开放性的拓展,是将传统验证性实验改造成综合性实验的一个成功案例,有效地激发了学生进行实验物理研究的兴趣。     

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。     

光/电激发方式对AlGaInP及GaN基LED电学特性的影响

采用光激励与电激励的方式对AlGaInP与InGaN/GaN基LED的电学特性进行了表征,并重点比较分析了两种激励方式的下理想因子这一重要参数的差异.探讨了影响LED理想因子的因素,确定理想因子的适宜注入强度范围.研究结果表明:结温与注入强度是影响LED理想因子的重要因素;对于特定类型的发光二极管,空间电荷区起主导作用...     

基于相对光谱强度的非接触式LED结温测量法

基于一体化封装高导热铝板,利用蓝光芯片及常用YAG荧光粉,制备了大功率白光LED,并研究了其在不同结温下的光谱变化规律。发现白光LED辐射光谱在波长485 nm处辐射强度具有极小值,并且此波长的辐射强度与LED结温存在良好的线性关系,以此为依据给出了该波长辐射强度与结温的关系公式,测量了LED结温,并与正向压降法及光谱法的测量结果进行对比。实验结果显示：所提出的结温测量方法与正向压降法测量结果差距不超过2 ℃,该方法保持了正向压降法的结温测量较为准确的优点,克服了光谱法的光谱漂移过小,对测试结果带来较大误差的缺点,同样也具有光谱法的实用性强、高效直观、非接触测量、不破坏灯具结构的优点。     

白光LED光谱特性及司辰节律因子

为分析白光LED的光-电-热特性及其变化,在热沉温度和驱动电流可控的条件下,测试了温度、电流对白光LED光谱分布的影响,建立了白光LED光功率和光谱蓝白比(蓝光光谱光功率与白光光谱光功率的比值)预测模型。相关性分析显示光谱蓝白比、色温及司辰节律因子之间高度相关,光谱蓝白比与色温、光谱蓝白比与司辰节律因子均存在线性关系,表明由光谱分布变化预测光谱色温漂移及其非视觉生物效应的可能性。实验结果表明,白光LED光功率、蓝白比、色温及司辰节律因子的预测值与实测值吻合较好,最大预测误差分别不超过4.22%、1.54%、1.31%和2.15%;同时,白光LED光谱蓝白比可作为一种有效手段,用于预测光谱色温及司辰节律因子,进而评估其光学特性和非视觉生物效应。     

LED阵列型植物光源的均匀性研究

基于现有的LED植物光源在植物培育中光照不均匀的问题,对目前的植物工厂中使用较为广泛的红、蓝LED阵列型光源进行优化设计。通过对比四种不同的LED阵列排布方式,采用9点法进行PPFD值的测量和光谱的测量,进一步观察平面上光量子通量密度的均匀性和光谱分布的均匀性,进而寻求效果较好的LED阵列排布方式。结果表明:红蓝LED芯片交差分布和阵列行列交错分布的排列方式有利于提高光源阵列光谱的均一性。     

结温对GaN基白光LED光学特性的影响

制备了一个可测量n型GaN材料电阻的白光LED样品,测量了从室温到170℃下的LED芯片的n-GaN材料的电阻,发现n-GaN材料的电阻随温度的升高而增大,且两者呈一定的指数关系。利用这一特性,通过测量LED工作状态下内部所用GaN材料的电阻,可以实现对LED结温的测量。通过改变积分球底板温度使LED样品处于不同的结温下,测量了白光LED的光谱及色度学参数,结果表明:白光LED的峰值波长、显色指数、色温、光通量均与结温成一定的线性关系。     

白光LED智能调光数学模型

LED灯的光通量不仅受电流的影响,还受到结温变化的影响。针对传统LED调光存在只改变电流大小而忽略结温变化对光通量影响所存在的不足,结合LED结温和管脚温度存在特定的关系,利用实验装置采集HL001WY型Ga N基白光LED在不同管脚温度和正向电流下的光通量实验数据并进行二次项趋势回归,利用定标和归一化方法建立光通量、电流以及管脚温度三者变化关系的数学模型。计算结果表明,利用该方法建立的模型得到的计算数值与实验实际测量值的相对误差小于4.5%。     

基于平板热管的大功率LED照明散热研究

针对大功率LED照明散热问题,本研究将新型平板热管传热与大功率LED照明灯散热相结合,试验研究了利用平板热管散热器散热的LED阵列光源的工作状况。试验结果表明:与无热管的肋片散热器相比,加热管的LED光源芯片中心温度在结温允许范围内比只加普通肋片的LED低约5℃,设置平板热管的LED照明装置的散热器各部分温度分布更均匀。散热器表面温度达到稳定所需时间较快,这种结构的热管散热器可以有效提高肋片散热器的工作效率、结构紧凑、重量轻、成本低,可以满足未来大功率LED散热的要求。