[01447166]功率LED集成模块在半导体照明领域中的应用开发

以LED为核心的半导体照明是21世纪最具发展前景的新兴高技术领域之一，福建省政府出台的闽政办［2007］52号文提到“明确了以厦门市为核心，辐射东南沿海城市，形成海峡西岸半导体照明工程产业化基地；LED制备技术居国内领先水平，LED产品层次以中高档为主，LED产业在全国占据重要地位”的战略方针。福建省LED产业基本涵盖产业链上、中、下游；主要分布在福州、厦门、泉州以及漳州等地，区域性的产业聚集效应已经显现。然而福建省LED产业缺乏自主知识产权的核心技术，大部分LED企业开发产品的关键技术、工艺基本依靠国外或珠三角提供。随着功率型LED性能得到持续提高，福建省LED灯具及路灯市场呈现逐年增长趋势，由于功率LED集成模块在封装成本、模组制作成本及二次配光成本具有的优势，因此LED集成模块在半导体照明的应用推广有着十分重要的意义以及产业化前景。虽然LED集成模块在照明领域存在巨大的应用前景，但LED集成模块从器件设计、测试方法、散热方案、系统应用等诸多方面仍存在改善及提升的空间。对于LED集成模块而言，结温是一个重要参数，它的大小将直接影响其光学效率及可靠性。如何准确测试结温以及采取合适散热方式是研究功率LED集成模块热学特性的核心问题。因此该项目旨在研究一种不需温度系数校准、温度传感器以及结构函数理论，但能测量出集成模块热阻的新方法。多个LED器件集成为照明产品系统，由于有限的散热面积致使集成模块还未达到额定功率，输出的光通量已经达到饱和，之后随着电功率增大，光通量反而呈下降趋势，然而大部分用户无法预估在某个特定热沉下，集成模块处于最佳工作状态下的驱动负载电功率，因此无法充分利用LED光学效率。由于LED独特的配光曲线，若在集成模块路灯系统的非成像光学设计中没有考虑到LED光学特性，将造成严重降低光学效率利用率。通过LED光源弧形阵列结合反射罩的方法，可有效改善路面照度以及均匀度。需要指出弧面配光模式虽可灵活调节光源出光角度，但其复杂曲面结构给系统的散热方案设计带来困难。该项目将建立符合道路照明的LED路灯系统的配光、散热器结构，最终研制开发适合集成模块的新型光热一体化路灯结构系统。该项目分别从功率LED集成模块器件及模组灯具的测试方法、理论模型、配光结构、散热方案开展研究工作。从功率LED物理机理出发，深入研究LED集成模块器件的光-电-热之间多物理场交叉联系规律；通过热阻网络模型、热响应时间常数谱特性等多角度研究器件热阻测试方法及光电热一体化理论模型，采用遗传算法、有限数值计算方法等手段分析研究LED基础模块器件及系统的光学及热学特性，研制开发经过芯片阵列优化分布的LED集成模块器件以及LED集成模块灯具的配光和散热结构，为功率LED集成模块在半导体照明领域应用开发提供新指导思路。