无电源LED灯片设计及光电热性能分析(3)

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首先，通过查阅大量的中外资料等，深入了解论题，构建整个论文的思路和框架，为研究和探讨正装无电源LED立体发光灯片，奠定了一定的理论基础，提供和积攒足够的理论指导；

然后初步利用计算机辅助软件进行正装无电源LED立体发光灯片的整体设计和模拟；根据设计结果完成无电源LED立体发光灯片的实物制备，并研究COB封装工艺；

接着对正装无电源LED立体发光灯片组装工艺进行研究，探索其最佳的光学性能；对无电源LED发光灯片进行光电类相关的参数进行综合的测试分析，并将设计出的2种不同的无电源LED发光灯片，分别是110V 10mA和220V 10mA 这两种型号，将其光电参数各自进行对比；即以5V为间隔，将110V 1.1W灯片的电压从90V逐渐提升到140V，将220V 2.2W灯片的电压从180V逐渐提升到260V，得出电压对光通量、色温和显色指数影响。对实物用大积分球测量制备出的无电源LED发光灯片产品的瞬态及稳态的的光电参数，并将两种灯片的参数进行对比；对实物各部分进行各种可靠性的测试及分析；

随后用floEFD热学模拟软件设计灯片并对2种型号的灯片的散热情况进行热模拟，并进行分许。

最后做出总结。

1.3 课题的研究目的和意义

无电源发光灯片目前仍处于发展阶段，通过技术探索，制备出无电源立体发光LED灯片的产品。并借此熟悉企业中LED灯具的生产、测试和分析等技术，使正装交流电无电源灯片能够具有最优的光效和色温，并且使用陶瓷基板达到更好的散热效果。需要成功的设计制备出光效大于10lm/W，色温3000K左右的LED无电源立体发光灯片，对照国际标准，进行优化，降低生产成本，尽快进入通用光源领域，提高商业发展。深入的探索无电源LED灯片的优势，及其可靠性的测试方法，并且对无电源LED灯片的组装工艺进行研究，探索其最佳的热通道和光学性能，以期用以来指导产业化生产。

与白炽灯、荧光灯、直流LED灯相比，无电源立体发光LED灯片或者灯丝制备的球泡灯具有性能更稳定、更节能、更省电、寿命更长、能效更高等的优势。无电源立体发光LED灯具的发光可直接使用交流电网中的交流电，不需要另外配置变压器、整流器或用于驱动的电路。这成功避免了电源变换过程中的损失能耗，也大大降低了电路加工的成本，简化了生产工艺。

1.4 LED的概述

LED（Light Emitting Diode），发光二级管的简称，是一种可以直接把电转化为光的固态半导体器件。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片附着在一个支架上，支架是LED封装前的基座，因金属铜的导热性极好，其材料一般为铜，也有使用铝、陶瓷（Al3O2）等。晶体的一端是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来，起到保护内部芯线的作用，因此LED的抗震性很好。

1.4.1 LED的发光原理

LED半导体晶片的核心结构分为2个部分，一端是P型半导体，其中空穴占据主导地位，另一端是N型半导体，在这里面主要是电子。由于二者结合处载流子的运动情况，在P区和N区的交界面附近会形成一个很薄的空间电荷区，即这两种半导体互相连接的时候，它们之间就能形成一个“P-N结”。（1）当某些半导体材料两端加有正向电压时，其PN结中的载流子在电场的作用下发生复合，复合过程中产生的多余的能量则会以光子的形式将其释放出来，从而使电能直接转换为光能，其发光原理如图1-1所示。（2）当PN结施加反向电压时，少数载流子则难以注入，故不发光。当LED处于正向工作电压时，即P区接电源正极，N区接电源负极，电流从LED阳极流向阴极，同时LED半导体晶体就会发出从蓝色到红色等不同颜色的光线，发光强度与电流大小有关。这就是LED发光的原理。而光的波长（即光的颜色），也是由形成P-N结的材料所决定的。发光颜色主要由LED掺杂的材料以及荧光粉的材料来共同决定。例如以蓝宝石为衬底的LED芯片发出的光为蓝色光，为了得到白色光，可以在其表面涂上一层黄色YAG荧光粉。