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論文摘要：LED的發光性能不僅和其電學特性相關，還受其結溫影響。因此，通過實際測試和仿真工具來研究其散熱性能及熱管理方法在LED的設計過程中十分重要。本文對LED的電學、熱學及光學特性進行了協同研究。在仿真方面，完成了一個板級系統的電-熱仿真；在測試方面，討論了一個熱-光聯合測試系統的應用。 眾所周知，LED的有效光輻射(發光度和/或輻射通量)嚴重受其結溫影響(參見圖1)。單顆LED封裝通常被稱為一級LED，而多顆LED芯片裝配在同一個金屬基板上的LED組件通常被稱為二級LED。當二級LED對光均勻性要求很高時，結溫對LED發光效率會產生影響的這個問題將十分突出。當然，可以利用一級LED的電、熱、光協同模型來預測二級LED的電學、熱學及光學特性，但前提是需要對LED的散熱環境進行準確建。
圖1：一組從綠光到藍光以及白光的LED有效光輻射隨結溫的變化關系注：數據來源于Lumileds Luxeon DS25的性能數據表 在這篇文章中，我們將討論怎樣通過實測利用結構函數來獲取LED封裝的熱模型，并將簡單描述一下我們用來進行測試的一種新型測試系統。此外，我們還將回顧電——熱仿真工具的原理，然后將此原理擴展應用到板級的熱仿真以幫助優化封裝結構的簡化熱模型。在文章的最后，我們將介紹一個應用實例。 建立LED封裝的簡化熱模型 關于半導體封裝元器件的簡化熱模型(CTM)的建立，學術界已經進行了超過10年的討論。現在，對于建立封裝元器件特別是IC封裝的獨立于邊界條件的穩態簡化熱模型，大家普遍認同DELPHI近似處理方法。為了研究元器件的瞬態散熱性能，我們需要對CTM進行擴展，擴展后的模型稱之為瞬態簡化熱模型(DCTM)。歐盟通過PROFIT項目制定了建立元器件DCTM的`方法，并且同時擴展了熱仿真工具的功能以便能夠對DCTM模型進行仿真計算。 當CTM應用在特定的邊界條件下或者封裝元器件自身僅有一條結-環境的熱流路徑，則可以用NID(熱阻網絡自定義)方法來對元件進行建模。
(2)蓄電池組。蓄電池也稱電瓶，是太陽能LED照明系統的關鍵部分。一般是由一定數量的鉛酸蓄電池經由串、并聯組合而成，其容量的選擇應與太陽能電池陣列的容量相匹配。它的主要作用是在白天儲存太陽能陣列所產生的電能，晚上把儲存的能量釋放出來，供負載照明使用。它的最佳充電電流和放電電流，一般按10h充、放電率計算。 由于蓄電池對電壓的波動具有/緩沖0作用，還可使得負載系統的運行更加平穩可靠。雖然鉛酸蓄電池具有容量大、價格低等優點，但若使用不當，很容易加速蓄電池的老化，使蓄電池的壽命急劇縮短，造成系統運行成本的增加，充、放電電流過大都會對電瓶的壽命有一定的影響。因此對蓄電池的充放電進行合理規劃和控制是光伏充電系統中必不可少的環節。 (3)控制器。控制器的作用是對太陽能電池、蓄電池電壓、市電電源和LED負載進行總體監控。為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現象的發生。需要時完成太陽能電池和市電2個電源之間的轉換，保證LED負載穩定可靠的工作。 以處理器為核心的控制器結構可以給系統帶來極大的可配置型，增強系統的應用范圍。 (4)LED照明光源。半導體LED照明光源是系統的重要
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