基于光电热理论的多LED光源热耦合效应分析与建模
发布时间：2021-04-17 02:05
太阳光模拟器是一种利用人造可控光源模拟太阳光辐照特性的仪器,在光伏产业中被广泛使用。LED凭借着光谱全彩、可控性强等优势逐渐取代氙灯、卤素灯等成为太阳光模拟器的主要光源,太阳光模拟器光源在有限的空间内要输出更高的光功率密度,应包含多颗工作在大功率状态下的LED,这会引起LED之间严重的热耦合效应问题,热耦合效应是各LED对彼此温度分布的影响,导致各LED结温会有不同的升高,体现在LED结温分布不均匀即存在热岛现象。光电热理论描述了 LED光电热参数之间相互耦合关系,它表明了温度升高会降低LED的光通量、峰值波长等光学性能,而太阳光模拟器的光谱匹配度等性能指标对光学性能提出了严苛的要求,所以有效降低热耦合效应导致的LED结温温升是非常重要的,而热稱合效应受到环境温度、光源结构等多因素影响且各因素是相互耦合的,这就对热耦合效应的研究带来了巨大挑战。因此,本文对多LED之间的热耦合效应提出了新的测试和建模方法。本文以太阳光模拟器多LED光源为研究对象,针对多LED热耦合效应问题,建立了输入参数为波长λ、驱动电流If与输出参数光通量Φ、电功率Pe、热功率Pt的神经网络模型,利用神经网络模型的光...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＬＥＤ的各个参数的耦合影响关系??目前对ＬＥＤ光电热特性进行分析的主要方法是光电热理论（ＰＥＴ），该理论从机理上描??
?结温?ｒｃ）?Ｔｊ＇??图２．３?ＬＥＤ的发光效率与结温之间的关系??认识了?ＬＥＤ光源的结构之后，才能建立符合实际的电路等效模型，下面将介绍ＬＥＤ的??光源结构。以安装在热沉上的单颗ＬＥＤ为例，ＬＥＤ光源的实际结构如图２．４所示。从上到下??依次是①光学元件透镜，主要作用是控制ＬＥＤ的发光角度，还可以在一定程度保护ＬＥＤ芯??片不受物理因素损坏；②ＬＥＤ芯片，作为发光元件是ＬＥＤ的核心，芯片又分为若干层的不同??材料；③芯片基板，一方面由于ＬＥＤ较小不易应用过程中的安装，施加一个基板便于应用，??另一方面便于热量传递到下层的散热结构；④导热胶层，主要目的是粘结ＬＥＤ基板－ＭＣＰＣＢ??与ＭＣＰＣＢ－热沉，并有一定的导热能力；⑤ＭＣＰＣＢ层，主要作用是承载整个Ｌｍ）结构；⑥??热沉
图２．３?ＬＥＤ的发光效率与结温之间的关系??认识了?ＬＥＤ光源的结构之后，才能建立符合实际的电路等效模型，下面将介绍ＬＥＤ的??光源结构。以安装在热沉上的单颗ＬＥＤ为例，ＬＥＤ光源的实际结构如图２．４所示。从上到下??依次是①光学元件透镜，主要作用是控制ＬＥＤ的发光角度，还可以在一定程度保护ＬＥＤ芯??片不受物理因素损坏；②ＬＥＤ芯片，作为发光元件是ＬＥＤ的核心，芯片又分为若干层的不同??材料；③芯片基板，一方面由于ＬＥＤ较小不易应用过程中的安装，施加一个基板便于应用，??另一方面便于热量传递到下层的散热结构；④导热胶层，主要目的是粘结ＬＥＤ基板－ＭＣＰＣＢ??与ＭＣＰＣＢ－热沉，并有一定的导热能力；⑤ＭＣＰＣＢ层，主要作用是承载整个Ｌｍ）结构；⑥??热沉，主要作用是将ＬＥＤ工作时产生的热量传递到外部环境中。??灯帽??ｌｅｄ芯片?￣??引脚?内部基板??ｍ属麵、、导热胶层??图２．４单颗ＬＥＤ光源的实际结构图??由上图可以看出ＬＥＤ的实际结构是极其复杂的，在建立电路等效模型之前，对ＬＥＤ的??结构进行简化是非常必要的。??将ＬＥＤ的实际结构简化为一个芯片按放在芯片衬底上
【参考文献】：
期刊论文
[1]多芯片LED器件热学特性分析[J]. 陈焕庭,陈福昌,何洋,林硕,熊传兵,周锦荣,陈赐海. 发光学报. 2018(05)
[2]基于LED峰值的太阳光谱合成方法[J]. 王凌云,王立辉,苏拾,张健,张国玉. 发光学报. 2018(04)
[3]3种芯片分布方式下的LED灯丝的热分析[J]. 佘君,杨文,于天宝,黄建民. 南昌大学学报(工科版). 2017(03)
[4]一种改善BP神经网络性能的方法研究[J]. 高宇航. 微型机与应用. 2017(06)
[5]多芯片COB封装LED的基板温度分布[J]. 周壮,周继承,王云云,黄金惠. 应用科技. 2016(02)
[6]考虑多热源耦合的风电变流器IGBT模块结温评估模型[J]. 李辉,刘盛权,李洋,杨东,梁媛媛,刘静. 电力自动化设备. 2016(02)
[7]基于LED光源的太阳模拟器光谱合成设计[J]. 赵孟钢,冯云峰,刘皎,王水威,王锦波,曾祥超. 太阳能. 2015(06)
[8]采用蓝光激发黄色荧光粉生成白光技术的LED光效和显色指数研究[J]. 江磊,倪凯凯,刘木清. 照明工程学报. 2014(06)
[9]基于开缝基板的大功率LED散热性能研究[J]. 田立新,文尚胜,姚日晖,陈颖聪,谢嘉宁. 光学学报. 2014(11)
[10]LED光电转换效率测试及应用研究[J]. 张灵改. 制造业自动化. 2014(21)
硕士论文
[1]多芯片组件的扩展热阻与热耦合效应研究[D]. 芮喜.西安电子科技大学 2015
[2]8W白光LED多芯片组件的热分析[D]. 陈华.华中科技大学 2007
本文编号：3142600
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＬＥＤ的各个参数的耦合影响关系??目前对ＬＥＤ光电热特性进行分析的主要方法是光电热理论（ＰＥＴ），该理论从机理上描??
?结温?ｒｃ）?Ｔｊ＇??图２．３?ＬＥＤ的发光效率与结温之间的关系??认识了?ＬＥＤ光源的结构之后，才能建立符合实际的电路等效模型，下面将介绍ＬＥＤ的??光源结构。以安装在热沉上的单颗ＬＥＤ为例，ＬＥＤ光源的实际结构如图２．４所示。从上到下??依次是①光学元件透镜，主要作用是控制ＬＥＤ的发光角度，还可以在一定程度保护ＬＥＤ芯??片不受物理因素损坏；②ＬＥＤ芯片，作为发光元件是ＬＥＤ的核心，芯片又分为若干层的不同??材料；③芯片基板，一方面由于ＬＥＤ较小不易应用过程中的安装，施加一个基板便于应用，??另一方面便于热量传递到下层的散热结构；④导热胶层，主要目的是粘结ＬＥＤ基板－ＭＣＰＣＢ??与ＭＣＰＣＢ－热沉，并有一定的导热能力；⑤ＭＣＰＣＢ层，主要作用是承载整个Ｌｍ）结构；⑥??热沉
图２．３?ＬＥＤ的发光效率与结温之间的关系??认识了?ＬＥＤ光源的结构之后，才能建立符合实际的电路等效模型，下面将介绍ＬＥＤ的??光源结构。以安装在热沉上的单颗ＬＥＤ为例，ＬＥＤ光源的实际结构如图２．４所示。从上到下??依次是①光学元件透镜，主要作用是控制ＬＥＤ的发光角度，还可以在一定程度保护ＬＥＤ芯??片不受物理因素损坏；②ＬＥＤ芯片，作为发光元件是ＬＥＤ的核心，芯片又分为若干层的不同??材料；③芯片基板，一方面由于ＬＥＤ较小不易应用过程中的安装，施加一个基板便于应用，??另一方面便于热量传递到下层的散热结构；④导热胶层，主要目的是粘结ＬＥＤ基板－ＭＣＰＣＢ??与ＭＣＰＣＢ－热沉，并有一定的导热能力；⑤ＭＣＰＣＢ层，主要作用是承载整个Ｌｍ）结构；⑥??热沉，主要作用是将ＬＥＤ工作时产生的热量传递到外部环境中。??灯帽??ｌｅｄ芯片?￣??引脚?内部基板??ｍ属麵、、导热胶层??图２．４单颗ＬＥＤ光源的实际结构图??由上图可以看出ＬＥＤ的实际结构是极其复杂的，在建立电路等效模型之前，对ＬＥＤ的??结构进行简化是非常必要的。??将ＬＥＤ的实际结构简化为一个芯片按放在芯片衬底上
【参考文献】：
期刊论文
[1]多芯片LED器件热学特性分析[J]. 陈焕庭,陈福昌,何洋,林硕,熊传兵,周锦荣,陈赐海. 发光学报. 2018(05)
[2]基于LED峰值的太阳光谱合成方法[J]. 王凌云,王立辉,苏拾,张健,张国玉. 发光学报. 2018(04)
[3]3种芯片分布方式下的LED灯丝的热分析[J]. 佘君,杨文,于天宝,黄建民. 南昌大学学报(工科版). 2017(03)
[4]一种改善BP神经网络性能的方法研究[J]. 高宇航. 微型机与应用. 2017(06)
[5]多芯片COB封装LED的基板温度分布[J]. 周壮,周继承,王云云,黄金惠. 应用科技. 2016(02)
[6]考虑多热源耦合的风电变流器IGBT模块结温评估模型[J]. 李辉,刘盛权,李洋,杨东,梁媛媛,刘静. 电力自动化设备. 2016(02)
[7]基于LED光源的太阳模拟器光谱合成设计[J]. 赵孟钢,冯云峰,刘皎,王水威,王锦波,曾祥超. 太阳能. 2015(06)
[8]采用蓝光激发黄色荧光粉生成白光技术的LED光效和显色指数研究[J]. 江磊,倪凯凯,刘木清. 照明工程学报. 2014(06)
[9]基于开缝基板的大功率LED散热性能研究[J]. 田立新,文尚胜,姚日晖,陈颖聪,谢嘉宁. 光学学报. 2014(11)
[10]LED光电转换效率测试及应用研究[J]. 张灵改. 制造业自动化. 2014(21)
硕士论文
[1]多芯片组件的扩展热阻与热耦合效应研究[D]. 芮喜.西安电子科技大学 2015
[2]8W白光LED多芯片组件的热分析[D]. 陈华.华中科技大学 2007
本文编号：3142600
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