《脈衝注入式功率型LED熱學特性及其檢測技術》是依託廈門大學，由范賢光擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：脈衝注入式功率型LED熱學特性及其檢測技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：范賢光
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一種新型的固體照明光源，LED因其潛在的高光效、長壽命、單色性好、固態和環保等優點，已經成為近年來照明技術領域的研究熱點而受到全世界的重視。隨著照明技術的迅速發展，LED作為半導體照明產業不可替代的關鍵部件，其性能和可靠性直接影響到半導體照明的品質。在LED生產和套用過程中，需要對器件進行嚴格的測試，以保證器件的質量和可靠性。目前，隨著大功率LED的廣泛套用，如何準確測試器件的結溫以及有效進行散熱設計是提高LED可靠性的關鍵因素，也是LED器件封裝和器件套用設計必須著重解決的核心問題。本項目首先開展LED的傳熱特性研究，建立LED的熱阻網路分析模型，從理論上研究LED的穩態和瞬態熱學特性；在此基礎上，研究LED的熱控制、窄脈衝驅動方法，並最終建立一套集熱控制、窄脈衝驅動與數據採集於一體的LED熱學特性測試新系統，該系統實現對LED進行最小脈衝寬度達1微秒的窄脈衝驅動和測試。
結題摘要
本項目以功率型LED器件為研究對象，圍繞著項目擬解決的兩個科學問題進行展開：一是功率型LED熱學模擬以及熱傳導網路模型；二是脈衝注入式功率型LED熱學特性測試系統。首先，藉助器件內部各傳熱環節的熱阻和熱容，建立了用於分析功率型LED穩態和瞬態傳熱特性的熱電網路模型，並研究了器件的傳熱特性；其次，研究了脈衝注入法測量LED器件結溫和U-I曲線的方法，在此基礎上，從工程創新的角度，重點研究了功率型LED溫度控制技術、連續和窄脈衝驅動控制技術、以及同步數據採集技術，最終實現了一套集溫控、驅動和數據採集，以及測試軟體於一體的功率型LED特性測試系統，並實現了如下指標：①脈衝峰值電流0~2安培連續可調；②脈衝寬度1微秒~50微秒連續可調，調整步幅為50納秒；③脈衝周期2微秒~20毫秒連續可調，調整步幅為10納秒；④脈衝上升和下降時間均小於20納秒；⑤溫度控制器控溫範圍0~60℃，溫度控制的精度優於0.1℃，溫度控制穩定度（持續時間為1 小時）優於±0.05℃。最後，通過實際樣品測試，驗證了測試系統的可靠性、熱網路模型有效性、同時測試不同脈衝電流下的K係數、器件結溫溫差∆T、不同溫度下的U-I曲線，對於熱網路模型，探索了不同脈衝驅動條件下，包括脈衝電流幅值、脈衝寬度和脈衝周期，功率型LED結溫的變化規律。 本項目圍繞著脈衝注入式LED熱學特性測試技術研究展開，在理論分析研究的基礎上，實現理論創新，並開發出套用於LED熱學參數自動測試的裝置，完成了預期的研究目標，並實現了預期的創新點，具體如下：①提出了脈衝注入式功率型LED熱學特性測試方法，並建立了包含完善熱控制的功率型LED 熱學特性參數測試系統，實現了對LED進行最小脈衝寬度達1微秒的窄脈衝驅動與測試；②建立了功率型LED的傳熱模型，並推導了單晶片和多晶片功率型LED結區溫度的解析表達式，通過理論仿真分析和實驗測試研究，證明了功率型LED傳熱模型的有效性，同時，用於指導功率型LED 散熱系統的最佳化設計，這對於功率型LED的推廣套用具有重要的實際意義。 圍繞著項目的研究內容，取得如下成果：①建立了脈衝注入式功率型LED熱學特性測試系統樣機1台；②申請了國家發明專利3項，並已經公開；③申請了軟體著作權1項，並已經授權；④發表和錄用了期刊論文3篇（其中1篇已經錄用）、會議論文2篇；⑤培養了碩士研究生2名。
