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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- LED結(jié)溫特性研究及其MATLAB仿真
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目較系統(tǒng)地研究LED結(jié)溫與各參數(shù)的關(guān)系，設(shè)計(jì)出了兩款基于matlab的測(cè)算結(jié)溫的軟件，其研究成果將對(duì)LED技術(shù)的研究與產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)與方法起到參考作用，是LED發(fā)展的助推器。此外，我們意外地發(fā)現(xiàn)，此軟件還可以計(jì)算出絕對(duì)零度時(shí)導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)慕麕挾?，這對(duì)半導(dǎo)體的理論研究提供了幫助。
- 詳細(xì)介紹：
- LED在當(dāng)今及未來(lái)生活中有著廣泛地應(yīng)用，為了更好地提高LED燈的發(fā)光效率，增強(qiáng)LED工作過(guò)程中的散熱能力，降低對(duì)能量的消耗，我們通過(guò)對(duì)LED結(jié)溫特性的認(rèn)識(shí)和分析，且利用Matlab軟件對(duì)理論公式和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，總結(jié)出了結(jié)溫對(duì)LED器件影響的規(guī)律。我們把得到規(guī)律公式用Matlab軟件搭建了一個(gè)可控制的界面，模擬出溫升規(guī)律圖像，以便更直觀地對(duì)其原理進(jìn)行深入了解。 本項(xiàng)目的研究是依據(jù)LED的半導(dǎo)體物理性質(zhì)與半導(dǎo)體發(fā)光的原理建立的結(jié)溫與其各參數(shù)的關(guān)系。由于半導(dǎo)體物理的研究相對(duì)較成熟，這也從側(cè)面說(shuō)明了本文建立的p-n結(jié)溫升規(guī)律的準(zhǔn)確性。本文通過(guò)同類工作者測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了matlab仿真，得到的結(jié)果與理論符合得較好。如果輸入準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，還得到了絕地零度時(shí)導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂?shù)慕麕挾取Ｆ浣麕挾戎翟谙嚓P(guān)資料計(jì)算出的半導(dǎo)體的禁帶寬度范圍之內(nèi)，這足以說(shuō)明此作品的科學(xué)性。 本項(xiàng)目較系統(tǒng)地研究LED結(jié)溫與各參數(shù)的關(guān)系，設(shè)計(jì)出了兩款基于matlab的測(cè)算結(jié)溫的軟件，這將對(duì)各類LED技術(shù)研究以及產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)提供一個(gè)簡(jiǎn)便的計(jì)算工具。本項(xiàng)目的研究成果將對(duì)LED技術(shù)的研究與產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)與方法起到參考作用，是LED發(fā)展的助推器。此外，我們意外地發(fā)現(xiàn)，此軟件還可以計(jì)算出絕對(duì)零度時(shí)導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)慕麕挾?，這對(duì)半導(dǎo)體的理論研究提供了幫助。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項(xiàng)目著重研究LED結(jié)溫特性與其影響LED各參數(shù)之間的關(guān)系及LED溫升規(guī)律，此項(xiàng)目的研究成果將對(duì)以后絕大多數(shù)類的LED技術(shù)的研究與產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)與方法起到參考作用。 依據(jù)LED的半導(dǎo)體物理性質(zhì)與半導(dǎo)體發(fā)光的原理，建立不同材料的LED發(fā)光效率與結(jié)溫，正向電壓、正向電流與結(jié)溫的數(shù)學(xué)模型，用matlab編制成軟件，與同類課題其他研究與產(chǎn)品開發(fā)人員的數(shù)據(jù)加一對(duì)比，如有不妥，可以修正。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.此作品得出來(lái)LED p-n結(jié)溫升變化規(guī)律,并計(jì)算出非線性因子r=3.422 2.用matlab設(shè)計(jì)了兩款測(cè)算結(jié)溫的軟件 3.提出了計(jì)算絕對(duì)零度時(shí)導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂?shù)慕麕挾鹊挠?jì)算方法。 我們計(jì)算出的GaAs絕對(duì)零度時(shí)的禁帶寬度是1.4775eV，與相關(guān)文獻(xiàn)吻合。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- LED具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、色彩豐富、安全、環(huán)保的特性，被譽(yù)為人類照明的第三次革命。但LED的結(jié)面溫度（散發(fā)熱量）影響其發(fā)光效率和壽命，是阻礙LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。我們將系統(tǒng)地研究LED結(jié)溫的性質(zhì)與各參數(shù)的關(guān)系，對(duì)各類LED技術(shù)研究以及產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)與方法起到參考作用。此項(xiàng)目的研究成果也將是LED發(fā)展的助推器。
學(xué)術(shù)論文摘要
- LED在當(dāng)今及未來(lái)生活中有著廣泛地應(yīng)用，為了更好地提高LED燈的發(fā)光效率，增強(qiáng)LED工作過(guò)程中的散熱能力，降低對(duì)能量的消耗，我們通過(guò)對(duì)LED結(jié)溫特性的認(rèn)識(shí)和分析，且利用Matlab軟件對(duì)理論公式和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，總結(jié)出了結(jié)溫對(duì)LED器件影響的規(guī)律。我們把得到規(guī)律公式用Matlab軟件搭建了一個(gè)可控制的界面，模擬出溫升規(guī)律圖像，以便更直觀地對(duì)其原理進(jìn)行深入了解。 本項(xiàng)目較系統(tǒng)地研究LED結(jié)溫與各參數(shù)的關(guān)系，設(shè)計(jì)出了兩款基于matlab的測(cè)算結(jié)溫的軟件，這將對(duì)各類LED技術(shù)研究以及產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)提供一個(gè)簡(jiǎn)便的計(jì)算工具。本項(xiàng)目的研究成果將對(duì)LED技術(shù)的研究與產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)與方法起到參考作用，是LED發(fā)展的助推器。此外，我們意外地發(fā)現(xiàn)，此軟件還可以計(jì)算出絕對(duì)零度時(shí)導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂?shù)慕麕挾?，這對(duì)半導(dǎo)體的理論研究提供了幫助。
獲獎(jiǎng)情況
- 2011年4月,獲第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 【1】節(jié)能形勢(shì)緊迫爭(zhēng)奪 LED產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)， 【2】溫懷疆.LED結(jié)溫測(cè)試方法研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2010 【3】王健，黃先等.度和電流對(duì)白光LED發(fā)光效率的影響[J].長(zhǎng)春:發(fā)光學(xué)報(bào)，2008,29（2）：359 【4】張藝，沈?yàn)槊?固體電子學(xué)基礎(chǔ)[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2005.106-108 【5】劉衛(wèi)華，李有群，方文卿等.Si襯底GaN基LED理想因子的研究[J].功能材料與器件學(xué)報(bào)，2006，12（1）：46-47. 【6】張藝，沈?yàn)槊?固體電子學(xué)基礎(chǔ)[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2005.136-139 【7】陳維友，楊樹人，劉式墉.光電子器件模型與OEIC模擬[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版，2001. 【8】劉木清.照明用LED光效的熱特性及其測(cè)試與評(píng)價(jià)方法的研究[M].上海：復(fù)旦大學(xué)，2009
同類課題研究水平概述
- 同類課題目前研究的障礙： 散熱問(wèn)題是大功率LED應(yīng)用的先決條件。 對(duì)于現(xiàn)有的LED光效水平而言, 輸入電能的70% - 80% 轉(zhuǎn)變成為無(wú)法借助輻射釋放的熱量。 而且LED 芯片尺寸很小， 如果散熱不良， 則會(huì)使芯片溫度升高， 引起熱應(yīng)力分布不均、芯片發(fā)光效率降低、熒光粉激射效率下降[1]。 同類課題目前研究成果： 從1985年1月1日至2008年12月31日，在中國(guó)申請(qǐng)有關(guān)LED 散熱技術(shù)專利共計(jì)3165項(xiàng), 其中， 發(fā)明專利1044項(xiàng)( 33% )，實(shí)用新型2121項(xiàng)( 67% )[1] 。 我國(guó)是世界照明光源和燈具生產(chǎn)第一大國(guó)，2006年行業(yè)銷售1600億元，但主要是中低端產(chǎn)品，僅占世界市場(chǎng)18%[2]。 以上說(shuō)法的參考文獻(xiàn)： 【1】 文尚勝, 趙寶鋒, 王保爭(zhēng), 張劍平.中國(guó)LED散熱技術(shù)分析[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2010,28（3）：239 【2】 節(jié)能形勢(shì)緊迫爭(zhēng)奪 LED產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)，
