【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文

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翻新时间：2023-05-22

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【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文

论文摘要：LED的发光性能不仅和其电学特性相关，还受其结温影响。因此，通过实际测试和仿真工具来研究其散热性能及热管理方法在LED的设计过程中十分重要。

本文对LED的电学、热学及光学特性进行了协同研究。在仿真方面，完成了一个板级系统的电-热仿真；在测试方面，讨论了一个热-光联合测试系统的应用。

众所周知，LED的有效光辐射(发光度和/或辐射通量)严重受其结温影响(参见图

1)。单颗LED封装通常被称为一级LED，而多颗LED芯片装配在同一个金属基板上的LED组件通常被称为二级LED。

当二级LED对光均匀性要求很高时，结温对LED发光效率会产生影响的这个问题将十分突出。当然，可以利用一级LED的电、热、光协同模型来预测二级LED的电学、热学及光学特性，但前提是需要对LED的散热环境进行准确建模。

图1：一组从绿光到蓝光以及白光的LED有效光辐射随结温的变化关系注：数据来源于Lumileds Luxeon DS25的性能数据表在这篇文章中，我们将讨论怎样通过实测利用结构函数来获取LED封装的热模型，并将简单描述一下我们用来进行测试的一种新型测试系统。此外，我们还将回顾电——热仿真工具的原理，然后将此原理扩展应用到板级的热仿真以帮助优化封装结构的简化热模型。

在文章的最后，我们将介绍一个应用实例。建立LED封装的简化热模型关于半导体封装元器件的简化热模型(CTM)的建立，学术界已经进行了超过10年的讨论。

现在，对于建立封装元器件特别是IC封装的独立于边界条件的稳态简化热模型，大家普遍认同DELPHI近似处理方法。为了研究元器件的瞬态散热性能，我们需要对CTM进行扩展，扩展后的模型称之为瞬态简化热模型(DCTM)。

欧盟通过PROFIT项目制定了建立元器件DCTM的方法，并且同时扩展了热仿真工具的功能以便能够对DCTM模型进行仿真计算。当CTM应用在特定的边界条件下或者封装元器件自身仅有一条结-环境的热流路径，则可以用NID(热阻网络自定义)方法来对元件进行建模。

(2)蓄电池组。蓄电池也称电瓶，是太阳能LED照明系统的关键部分。

一般是由一定数量的铅酸蓄电池经由串、并联组合而成，其容量的选择应与太阳能电池阵列的容量相匹配。它的主要作用是在白天储存太阳能阵列所产生的电能，晚上把储存的能量释放出来，供负载照明使用。

它的最佳充电电流和放电电流，一般按10h充、放电率计算。由于蓄电池对电压的波动具有/缓冲0作用，还可使得负载系统的运行更加平稳可靠。

虽然铅酸蓄电池具有容量大、价格低等优点，但若使用不当，很容易加速蓄电池的老化，使蓄电池的寿命急剧缩短，造成系统运行成本的增加，充、放电电流过大都会对电瓶的寿命有一定的影响。因此对蓄电池的充放电进行合理规划和控制是光伏充电系统中必不可少的环节。

(3)控制器。控制器的作用是对太阳能电池、蓄电池电压、市电电源和LED负载进行总体监控。

为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。需要时完成太阳能电池和市电2个电源之间的转换，保证LED负载稳定可靠的工作。

以处理器为核心的控制器结构可以给系统带来极大的可配置型，增强系统的应用范围。

(4)LED照明光源。半导体LED照明光源是系统的重要