基本信息
- 项目名称：
- LED结温特性研究及其MATLAB仿真
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目较系统地研究LED结温与各参数的关系，设计出了两款基于matlab的测算结温的软件，其研究成果将对LED技术的研究与产品的开发技术与方法起到参考作用，是LED发展的助推器。此外，我们意外地发现，此软件还可以计算出绝对零度时导带底和价带顶的禁带宽度，这对半导体的理论研究提供了帮助。
- 详细介绍：
- LED在当今及未来生活中有着广泛地应用，为了更好地提高LED灯的发光效率，增强LED工作过程中的散热能力，降低对能量的消耗，我们通过对LED结温特性的认识和分析，且利用Matlab软件对理论公式和数据进行处理，总结出了结温对LED器件影响的规律。我们把得到规律公式用Matlab软件搭建了一个可控制的界面，模拟出温升规律图像，以便更直观地对其原理进行深入了解。 本项目的研究是依据LED的半导体物理性质与半导体发光的原理建立的结温与其各参数的关系。由于半导体物理的研究相对较成熟，这也从侧面说明了本文建立的p-n结温升规律的准确性。本文通过同类工作者测得的数据进行了matlab仿真，得到的结果与理论符合得较好。如果输入准确的测量数据，还得到了绝地零度时导带底与价带顶的禁带宽度。其禁带宽度值在相关资料计算出的半导体的禁带宽度范围之内，这足以说明此作品的科学性。 本项目较系统地研究LED结温与各参数的关系，设计出了两款基于matlab的测算结温的软件，这将对各类LED技术研究以及产品的开发与生产提供一个简便的计算工具。本项目的研究成果将对LED技术的研究与产品的开发技术与方法起到参考作用，是LED发展的助推器。此外，我们意外地发现，此软件还可以计算出绝对零度时导带底和价带顶的禁带宽度，这对半导体的理论研究提供了帮助。
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撰写目的和基本思路
- 本项目着重研究LED结温特性与其影响LED各参数之间的关系及LED温升规律，此项目的研究成果将对以后绝大多数类的LED技术的研究与产品的开发技术与方法起到参考作用。 依据LED的半导体物理性质与半导体发光的原理，建立不同材料的LED发光效率与结温，正向电压、正向电流与结温的数学模型，用matlab编制成软件，与同类课题其他研究与产品开发人员的数据加一对比，如有不妥，可以修正。
科学性、先进性及独特之处
- 1.此作品得出来LED p-n结温升变化规律,并计算出非线性因子r=3.422 2.用matlab设计了两款测算结温的软件 3.提出了计算绝对零度时导带底与价带顶的禁带宽度的计算方法。 我们计算出的GaAs绝对零度时的禁带宽度是1.4775eV，与相关文献吻合。
应用价值和现实意义
- LED具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保的特性，被誉为人类照明的第三次革命。但LED的结面温度（散发热量）影响其发光效率和寿命，是阻碍LED产业发展的瓶颈。我们将系统地研究LED结温的性质与各参数的关系，对各类LED技术研究以及产品的开发技术与方法起到参考作用。此项目的研究成果也将是LED发展的助推器。
学术论文摘要
- LED在当今及未来生活中有着广泛地应用，为了更好地提高LED灯的发光效率，增强LED工作过程中的散热能力，降低对能量的消耗，我们通过对LED结温特性的认识和分析，且利用Matlab软件对理论公式和数据进行处理，总结出了结温对LED器件影响的规律。我们把得到规律公式用Matlab软件搭建了一个可控制的界面，模拟出温升规律图像，以便更直观地对其原理进行深入了解。 本项目较系统地研究LED结温与各参数的关系，设计出了两款基于matlab的测算结温的软件，这将对各类LED技术研究以及产品的开发与生产提供一个简便的计算工具。本项目的研究成果将对LED技术的研究与产品的开发技术与方法起到参考作用，是LED发展的助推器。此外，我们意外地发现，此软件还可以计算出绝对零度时导带底和价带顶的禁带宽度，这对半导体的理论研究提供了帮助。
获奖情况
- 2011年4月,获第十一届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 【1】节能形势紧迫争夺 LED产业的制高点， 【2】温怀疆.LED结温测试方法研究[D].杭州：浙江大学，2010 【3】王健，黄先等.度和电流对白光LED发光效率的影响[J].长春:发光学报，2008,29（2）：359 【4】张艺，沈为民.固体电子学基础[M]. 杭州：浙江大学出版社，2005.106-108 【5】刘卫华，李有群，方文卿等.Si衬底GaN基LED理想因子的研究[J].功能材料与器件学报，2006，12（1）：46-47. 【6】张艺，沈为民.固体电子学基础[M]. 杭州：浙江大学出版社，2005.136-139 【7】陈维友，杨树人，刘式墉.光电子器件模型与OEIC模拟[M].北京:国防工业出版，2001. 【8】刘木清.照明用LED光效的热特性及其测试与评价方法的研究[M].上海：复旦大学，2009
同类课题研究水平概述
- 同类课题目前研究的障碍： 散热问题是大功率LED应用的先决条件。 对于现有的LED光效水平而言, 输入电能的70% - 80% 转变成为无法借助辐射释放的热量。 而且LED 芯片尺寸很小， 如果散热不良， 则会使芯片温度升高， 引起热应力分布不均、芯片发光效率降低、荧光粉激射效率下降[1]。 同类课题目前研究成果： 从1985年1月1日至2008年12月31日，在中国申请有关LED 散热技术专利共计3165项, 其中， 发明专利1044项( 33% )，实用新型2121项( 67% )[1] 。 我国是世界照明光源和灯具生产第一大国，2006年行业销售1600亿元，但主要是中低端产品，仅占世界市场18%[2]。 以上说法的参考文献： 【1】 文尚胜, 赵宝锋, 王保争, 张剑平.中国LED散热技术分析[J].海南大学学报自然科学版，2010,28（3）：239 【2】 节能形势紧迫争夺 LED产业的制高点，
