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LED原理

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发表于 2012-11-27 09:03:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
                                                                                                                                            目前LED 的发光效率还是比较低, 从而引起结温升高,寿命降低。为了降低结温以提高寿命就必须十分重视散热的问题。LED 的散热设计必须从芯片开始一直到整个散热器,每一个环
节都要给于充分的注意。任何一个环节设计不当都会引起严重的散热问题。



微槽群相变冷却技术是依靠技术手段(如设备结构:微槽等手段)把密闭循环的冷却介质(若介质为水)变为纳米数量级的水膜,水膜越薄,遇热蒸发能力越强,潜热交换能力越强,大
功率电子器件的热量被蒸气带走。



冷却器的组成:系统主要由四部分组成,即取热器、冷凝器、输送管路、取热介质(如水、乙醇等)。



工作原理:在毛细微槽群复合相变取热器内表面加工许多微槽道,形成微槽群结构,利用微细尺度复合相变强化换热机理,实现在狭小空间内,对小体积的高热流密度及大功率的器件的高效率地取热。毛细微槽群复合相变取热器取出的热量由蒸汽经蒸汽回路输运到远程的高效微结构凝结器中,在微结构冷凝器内微细尺度凝结槽群结构表面上进行高强度微尺度蒸汽凝结放
热。冷凝器凝结所释放的热量可迅捷地扩散到微细尺度凝结槽群结构表面,并经壁面向外传导到微结构冷凝器的外壁的肋表面上,通过与外界环境进行对流换热将热量释放到环境中
去。凝结液通过凝结液体回路,在压力梯度作用流回到微槽群复合相变取热器。从而实现系统自身取热与放热的高效率、无功耗的封闭循环,达到器件冷却的目的。微槽群复合相变
取热器的取热面与电力电子器件紧密接触,其内表面刻有许多复合相变微槽道,集成为复合相变微槽群。微槽群复合相变取热器中有少量的具有一定汽化潜热的液体工质。液体工质
在微槽群自身结构所形成的毛细压力梯度的作用下沿微槽流动,同时在微槽中形成扩展弯月面薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变强化换热过程,使液体工质
变成蒸汽,利用汽化潜热带走电力电子器件工作时产生的巨大热量,从而将器件的工作温度降低并控制在理想的范围内。微槽群复合相变冷却系统由小尺寸取热元件(微槽群复合相
变取热器)、热量及流体输运管路、远程放热元件(远程微结构凝结器)部分构成。其中,热量及流体输运管路包括输运热量的蒸汽回路和输运凝结液的凝结液回路两部分,分别将
微槽群复合相变取热器和远程微结构凝结器连接起来,形成一个对外封闭的微负压循环系统。微槽群复合相变取热器取出的巨大热量由蒸汽在系统的蒸发与凝结压差作用下经蒸汽
回路输运到远程微结构凝结器中,在微结构凝结器内腔中的微细尺度凝结槽群结构表面上进行高强度微尺度蒸汽凝结放热。蒸汽凝结所释放的热量由微细尺度凝结槽群结构表面经壁
面向外传导到微结构凝结器外壁的肋表面上或外壁上的冷却水通道群中(注:微结构凝结器壁面将外界环境和冷却水与微结构凝结器内部隔开,外界环境和冷却水与微结构凝结器中
的凝结液不接触),通过与外界环境进行的空气(自然或强制)对流换热或与冷却水通道群中的冷却水进行单相强制对流换热,最终散失到外界环境中。而凝结液则通过凝结液回路,
借助于重力和系统微细尺度槽群结构所产生的压力梯度作用,流回到微槽群复合相变取热器中。从而整个系统按照由微槽群复合相变取热器、蒸汽回路、远程微结构凝结器、凝结液
回路再回到微槽群复合相变取热器的顺序形成一个具有工质单向性流动的、液-汽-液相变取热和放热模式的无功耗循环(被动式循环),达到使发热的大功率电力电子器件冷却的
目的。
微槽群复合相变冷却系统结构示意图


发光二极管 - 几种错误的尝试法
最共同的方式为LEDs(和二极管lasers)失败是逐渐降低效率光输出和损失。但是,突然的失败可能发生当活跃区域的退化well.The机制,辐射性再结合发生,介入脱臼生核和成长;这要求一个现有的瑕疵的出

发光二极管现在水晶和被热、高电流密度,和散发的光加速。砷化镓和铝砷化镓是易受这个机制比砷化镓磷化物、铟砷化镓磷化物,和铟磷化物。
由于活跃地区、镓氮化物和铟镓氮化物的不同的物产是实际上厚脸皮的对这种瑕疵;但是,高电流密度可能导致原子的电移在活跃地区,导致脱臼和点瑕疵诞生,作为nonradiative再结合中心和导致热外面代替光。致电离辐射可能导致创作的这样瑕疵,导致问题以辐射硬化电路包含LEDs(即在optoisolators里)。

早期的红色LEDs经常是著名的至于他们短的lifetime.WhiteLEDs使用一个或更多黄磷。黄磷倾向于贬低以热并且年龄,丢失的效率和导致变化在导致的光color.High电流上在被举起的温度可能导致金属原子扩散从电极入活跃区域。

一些材料,著名地铟罐子氧化物和银,是依于电移。在某些情况下,特别是与GaN/InGaN二极管,障碍金属层数使用妨害电移作用。机械重音,高潮流,并且腐蚀性环境可能导致颊须的形成,导致短的circuits.High力量LEDs是易受当前拥挤,电流密度的nonhomogenous发行在连接点。

这也鸟伬P地方化的热点的创作,形成热量逃亡风险。Nonhomogenities在基体,导致导热性地方化的损失,加重情况;最共同那些是空隙由电移作用和Kirkendall无效造成由残缺不全焊接,或。热量逃亡是LEDfailures.Laser二极管的同道会也闭O依于灾难光学损伤,当光输出超出一个重要水平并且熔化塑料包裹facet.Some材料倾向于染黄当服从对热的起因,导致部份效率吸收(和因此损失)受影响的wavelengths.Sudden失败由热量重音经常造成。

发光二极管 - 使用LED的权衡考虑
近看一颗典型的LED,可以看到其内部结构。不同于白炽电灯泡,白炽灯不管电流的极性,但LED有单向导电性。当电流从p-n结方向正向流动时,成为正向偏置。

发光二极管如果电流是反向流过PN结,称为反向偏置,只能通过很少的电流,并且不会发光。LED可能接在交流电中使用,但他们只会点亮正面电压,导致LED转动断断续续闪动,以AC的频率闪亮。










发光二极管 - 已知的LED应用列表
其中一些应用在以下文本进一步详尽阐述。

发光二极管LEDs使用作为情报显示以嵌入系统的各种各样的类型:

Status显示
continuity显示在紧急车的Light酒吧。
Thin,轻量级信息显示在机场和火车站和当火车、公共汽车、电车和轮渡的目的地显示。
Red或黄色LEDs在必须保留夜视的环境里用于显示和字母数字显示器:飞机座舱、潜水艇和航运船桥,天文观测所,和领域的,即夜间动物观看和军事野外使用。
Red、黄色、绿色和蓝色LEDs可以为模型铺铁路的应用使用
to传送数字信息:

发光二极管
电视的,录象机等等Remote控制,使用红外LEDs。
In光纤通信。
红色或黄色LEDs在必须保留夜视的环境里用于显示和字母数字显示器:飞机座舱、潜水艇和航运船桥,天文观测所,和领域的,即夜间动物观看和军事野外使用。
Red、黄色、绿色和蓝色LEDs可以为模型铺铁路的应用使用
to传送数字信息:
电视的,录象机等等Remote控制,使用红外LEDs。
In光纤通信。
In显示的消息点矩阵安排。
In交通信号,LED群替换色的白炽电灯泡。
Movement传感器,例如,在光学计算机老鼠
发光二极管 - 照明应用
作为替换的LEDs用于白炽光电灯泡和日光灯叫作固体照明设备(SSL)-被包装,一起被编组的白色LEDs群形成一个光源(被生动描述)。LEDs是适度地高效率的:平均商务SSL当前输出每瓦特32流明(lm/W)和新技术许诺交付80lm/W。长的终身LEDs使SSL非常有吸引力。他们比白炽光电灯泡和荧光灯管也更加机械上健壮的。目前,固体照明设备不是可用的为家庭使用,不要求在家庭应用的电源转换,并且不是相对地昂贵的,虽然费用是越来越少的。然而LED手电已经变得广泛可用。

发光二极管 - LED的分类
一、按发光管发光颜色

按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。

二、按发光管出光面特征

按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;把φ5mm的记作T-1(3/4);把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。

由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类:

(一)高指向性。一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。半值角为5~20或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。

(二)标准型。通常作指示灯用,其半值角为20~45。

(三)散射型。这是视角较大的指示灯,半值角为45~90或更大,散射剂的量较大。

三、按发光二极管的结构

按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

四、按发光强度和工作电流

按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度<;10mcd);超高亮度的LED(发光强度>100mcd);把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。

一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。

除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。


发光二极管 - LED的缺点

* 散热问题,如果散热不佳会大幅缩短寿命。
* 低端LED灯的省电性还是低于节能灯(冷阴极管,CCFL)。
* 初期购买成本较高。
* 因LED光源方向性很强,灯具设计需要考虑LED特殊光学特性。



发光二极管 - 历史发展
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,1962年,通用电气公司的尼克&#8226;何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,即固体封装,所以能起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结施加反向电压时,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。

LED
最初LED用作仪器仪表的指示光源,后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用,产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例,在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源,它产生2000流明的白光。经红色滤光片后,光损失90%,只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中,Lumileds公司采用了18个红色LED光源,包括电路损失在内,共耗电14瓦,即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。

对于一般照明而言,人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石(YAG)封装在一起做成。GaN芯片发蓝光(λp=465nm,Wd=30nm),高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射,峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中,覆盖以混有YAG的树脂薄层,约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收,另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合,可以得到得白光。现在,对于InGaN/YAG白色LED,通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度,可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法,构造简单、成本低廉、批量生产、技术成熟度高,因此运用最多
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发表于 2013-4-17 00:41:17 | 显示全部楼层
这贴子你会收藏吗  
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发表于 2013-4-17 00:41:17 | 显示全部楼层
今天没事来逛逛  
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发表于 2013-4-17 00:41:17 | 显示全部楼层
慢慢来,呵呵  
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发表于 2013-5-12 01:50:21 | 显示全部楼层
天啊.  
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发表于 2013-5-12 01:50:21 | 显示全部楼层
回复一下  
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发表于 2013-5-12 01:50:21 | 显示全部楼层
赚点分不容易啊  
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发表于 2013-5-12 01:50:21 | 显示全部楼层
我有家的感觉~~你知道吗  
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发表于 2013-5-12 01:50:21 | 显示全部楼层
真是天底下好事多多  
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发表于 2013-6-8 01:04:08 | 显示全部楼层
@,@..是什么意思呀?  
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发表于 2013-6-8 01:04:08 | 显示全部楼层
希望可以用些时间了~````  
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发表于 2013-6-8 01:04:08 | 显示全部楼层
做一个,做好了,请看  
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发表于 2013-6-8 01:04:08 | 显示全部楼层
都是那么过来的  
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发表于 2013-6-8 01:04:08 | 显示全部楼层
哈哈 瞧你说的~~~  
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发表于 2013-6-20 01:29:14 | 显示全部楼层
支持你加分  
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发表于 2013-6-20 01:29:14 | 显示全部楼层
支持你一下下。。  
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fjf
发表于 2013-6-20 01:29:14 | 显示全部楼层
非常感谢楼主,楼主万岁万岁万万岁!  
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发表于 2013-6-20 01:29:14 | 显示全部楼层
去市场买东西,杀价先杀四分之三,现在杀一半行不通了。  
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发表于 2013-7-6 01:34:08 | 显示全部楼层
看看..  
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发表于 2013-7-6 01:34:08 | 显示全部楼层
@,@..是什么意思呀?  
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发表于 2013-7-6 01:34:08 | 显示全部楼层
加油啊!偶一定会追随你左右,偶坚定此贴必然会起到抛砖引玉的作用~  
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发表于 2013-7-6 01:34:08 | 显示全部楼层
我有家的感觉~~你知道吗  
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发表于 2013-7-10 00:10:26 | 显示全部楼层
顶你一下,好贴要顶!  
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发表于 2013-7-10 00:10:26 | 显示全部楼层
哈哈,有意思~顶顶 ,继续顶顶。继续顶哦  
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发表于 2013-7-10 00:10:26 | 显示全部楼层
强人,佩服死了。呵呵,不错啊  
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发表于 2013-7-10 00:10:26 | 显示全部楼层
长时间没来看了 ~~  
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LSC
发表于 2013-7-29 00:59:59 | 显示全部楼层
我毫不犹豫地把楼主的这个帖子收藏了  
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发表于 2013-7-29 00:59:59 | 显示全部楼层
楼主good  
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发表于 2013-7-29 00:59:59 | 显示全部楼层
不错啊! 一个字牛啊!  
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发表于 2013-7-29 00:59:59 | 显示全部楼层
在她兜里放些零钱,在她不常用的兜里放张一百。  
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