Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ЛИНЕЕК СВЕТОДИОДОВ МЕТОДОМ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Аннотация

Повышение энергоэффективности работы твердотельных осветительных устройств в народном хозяйстве Республики Беларусь является актуальной задачей. Современные проблемы энергоэффективного освещения многогранны и имеют широкий спектр. Особенно это актуально в условиях энергетического и мирового экономического кризиса. Так, на освещение в Беларуси расходуется 10–13 % от общего потребления электроэнергии. Таким образом, имеется значительный потенциал энергосбережения за счет перехода к энергоэффективному освещению. Рассмотрены вопросы надежности и долговечности работы твердотельных осветительных устройств, созданных на основе светодиодных линеек фирмы Paragon Semiconductor Lighting Technology Co., Ltd. Оценка надежности оптоэлектронных приборов базируется на исследовании закономерностей развития механизмов деградации, приводящих к отказам того или иного типа. Выяснение причин деградации необходимо, чтобы затем, целенаправленно воздействуя на них, уменьшить скорость и величину деградации. Одной из основных причин деградации светодиодных устройств является температурный перегрев активной области светодиодного чипа. Поэтому актуальными становятся методы оценки тепловых характеристик твердотельных осветительных устройств. В статье исследованы тепловые свойства мощных синих светодиодных линеек методом переходных электрических процессов. Рассчитаны температуры активной области светодиодов в линейках при различных условиях теплоотвода и значениях токов инжекции. Проведено компьютерное моделирование тепловых полей линеек при нагреве с использованием пакета ANSYS. Установлено, что из степени неоднородности распределения температуры вдоль линейки следует невозможность выделения тепловых свойств элементов структуры чипов линейки на основе усредненных по всем светодиодам временных зависимостей температуры. Показано, что тепловые параметры линеек светодиодов с достаточной точностью можно получить, используя представление линейки только двумя эквивалентными RC-цепочками, соответствующими тепловым путям «активная область светоизлучающего светодиода – алюминиевая подложка» и «алюминиевая подложка – окружающая среда». Для данных областей определены тепловые постоянные времени, тепловые сопротивления и теплоемкости. 

Об авторах

С. А. Манего
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Адрес для переписки:  Манего Сергей Анатольевич Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 292-10-79 kaf_etf@bntu.by



Ю. А. Бумай
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


И. А. Хорунжий
Белорусский национальный технический университет
Беларусь


Ю. В. Трофимов
Центр светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси, Минск
Беларусь


Список литературы

1. Анализ характеристик светодиодной продукции из базы данных LED Lighting Facts Департамента энергетики США (LED Lighting Facts 2014) // Современная светотехника. 2014. № 6. С. 7–20.

2. Внутреннее освещение. Аналитический отчет программы LED Lighting Facts Департамента энергетики США (LED Lighting Facts 2014) // Современная светотехника. 2015. № 2. С. 3–9.

3. Полищук, А. Г. Деградация полупроводниковых светодиодов на основе нитрида галлия и его твердых растворов / А. Г. Полищук, А. Н. Туркин // Компоненты и технологии. 2008. № 2. С. 25–28.

4. Шуберт, Ф. Светодиоды / Ф. Шуберт ; пер. с англ. под ред. А. Э. Юновича. М.: Физматлит, 2008. 495 с.

5. Székely, V. Fine Structure of Heat Flow Path in Semiconductor Devices: a Measurement and Identification Method / V. Székely, Tran Van Bien // Solid-State Electronics. 1988. Vol. 31, No 9. Р. 1363–1368.

6. Székely, V. A New Evaluation Method of Thermal Transient Measurement Results / V. Székely // Microelectronics Journal. 1997. Vol. 28, No 3. Р. 277–292.

7. Székely, V. Increasing the Accuracy of Thermal Transient Measurements / V. Székely, M. Rencz // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. 2002. Vol. 25, No 4. Р. 539–546.

8. Masana, F. N. Thermal Impedance Measurements under Non-Equilibrium conditions. How to Extend its Validity / F. N. Masana // Microelectronics Reliability. 2008. Vol. 48, No 4. Р. 563–568.

9. Schweitzer, D. Transient Measurement of the Junction-to-Case Thermal Resistance Using Structure Functions: Chances and Limits / D. Schweitzer, H. Pape, L. Chen // 24th Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium, SEMI-THERM 2008. San Jose, 2008. Р. 193–199.

10. Development of a Standard for Transient Measurement of Junction-To-Case Thermal Resistance / H. Pape [et al.] // 12th Int. Conf. on Thermal, Mechanical and Multiphysics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems, EuroSimE 2011. Linz, 2011. Р. 1/8–8/8.

11. Bumai, Yu. A. Measurement and Analysis of Thermal Parameters and Efficiency of Laser Heterostructures and Light-Emitting Diodes / Yu. A. Bumai, A. S. Vaskou, V. K. Kononenko // Metrology and Measurement Systems. 2010. Vol. 17, No 1. Р. 39–46.

12. Comparative Analysis of the Thermal Resistance Profiles of Power Light-Emitting Diodes Cree and Rebel Types / A. L. Zakgeim [et al.] // EuroSimE 2013: 14th International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems. – Wroclaw, Poland, 2013. Article number 6529922.

13. Smith, B. Utility of Transient Testing to Characterize Thermal Interface materials / B. Smith, T. Brunschwiler, B. Michel // THERMINIC 2007: 14th International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems. Budapest, 2007. р. 6–11.

14. Нейман, Л. Р. Теоретические основы электротехники : в 2-х т. / Л. Р. Нейман, К. C. Демирчян. Л.: Энергоиздат, 1981. Т. 1. 536 с.

15. Официальный сайт фирмы Paragon Semiconductor Lighting Technologies Co. [Электронный ресурс]. 2015. Режим доступа: http://paragonled.com/eng/series_l.html. Дата доступа: 09.10.2013.

16. Алюминиевые светодиодные линейки со светодиодами фирмы Cree [Электронный ресурс]. 2015. -Режим доступа: http://leoled.ru/otkrytaya_svetodiodnaya_lenta. Дата доступа: 16.09 2015.

17. Алюминиевые светодиодные линейки фирмы Philips Lumileds [Электронный ресурс].–2015. Режим доступа: http://www.lightingmedia.ru/news/. Дата доступа: 16.09 2015.

18. Алюминиевые светодиодные линейки фирмы Seoul Semiconductor [Электронный ресурс]. 2015. Режим доступа: http://www.sea-ge.com/svetodiodnaya-produktsiya/svetodiodnye-lineyki-i-moduli. Дата доступа: 16.09 2015.

19. Алюминиевые светодиодные линейки фирмы Lumileds Lighting [Электронный ресурс]. 2015. Режим доступа: http://www.lumileds.com/products/matrix-platform/luxeon-xf-3535l. Дата доступа: 16.09 2015.

20. Манего, С. А. Анализ переходных тепловых процессов в светодиодах / С. А. Манего, С. И. Лишик // Наука – образованию, производству, экономике: материалы 8 Междунар. науч.-техн. конф., г. Минск, 15 апр. 2010 г. / под ред. Б. М. Хрусталева, Ф. А. Романюка, А. С. Калиниченко. Минск: БНТУ, 2010. Т. 3. С. 349.

21. JEDEC/JESD 51-1: Integrated Circuit Thermal Measurement Method – Electrical Test Method (Single Semiconductor Device), Dec. 1995 [Electronic resource] 2015. Mode of access: http://www.thermengr.net/html/jedec_stds.html. Дата доступа: 10.10.2013.

22. Masana, F. N. A New Approach to the Dynamic Thermal Modelling of Semiconductor Packages / F. N. Masana // Microelectronics Reliability. 2001. V. 41, No 6. Р. 901–912.

23. Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. Л.: Энергоатомиздат, 1988. Т. 3. 728 с.


Рецензия

Для цитирования:


Манего С.А., Бумай Ю.А., Хорунжий И.А., Трофимов Ю.В. АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ЛИНЕЕК СВЕТОДИОДОВ МЕТОДОМ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015;(6):74-86.

For citation:


Manеgo S.A., Bumai Yu.A., Khorunzhii I.A., Trofimov Yu.V. ANALYSIS OF THERMAL PROPERTIES OF THE LED-LINES BY METHOD OF ELECTRICАL TRANSIENT PROCESSES. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2015;(6):74-86. (In Russ.)

Просмотров: 847


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)