题目:LED光效及热特性分析研究

Title:Study on Efficiencies and Thermal Characteristics of Light-Emitting Diodes

答辩人:林思棋

专业:无线电物理

导师：

陈忠 教授

张汝京 教授

刘宝林 教授

单位:电子科学与技术学院 电子科学系

答辩时间：2018年5月28日 上午9:00

答辩地点：厦门大学海韵校区物理大楼438会议室

答辩委员会

主席:

洪明辉 教授, 博士生导师

新加坡工程院 院士 

新加坡国立大学 电子与计算机工程系 

委员:

史 园 厦门市产品质量监督检验院 教授级高级工程师

蔡淑惠 厦门大学电子科学系 教授 博士生导师

吕毅军 厦门大学电子科学系 教授 博士生导师

冯江华 厦门大学电子科学系 教授 博士生导师

秘书:

林 岳 厦门大学电子科学系 副教授

答辩人简介

林思棋，电子科学技术学院电子科学系无线电物理专业博士研究生。2011年本科毕业于厦门大学物理系微电子专业。在厦门大学就读期间，获得包括本科生以及研究生国家奖学金在内的多项奖项。在博士期间，前往昇瑞光电（上海）科技有限公司实习，担任实习研发工程师，负责半导体光电器件结构研究和设计及可靠性测试分析和新产品研发工作。博士就读期间以第一作者身份发表4篇SCI论文，其中三篇IEEE二区。另有专利和软著十项。

学位论文摘要

LED作为新一代照明能源，在能源危机日益加重的背景下引起科研人员和公众的高度重视并受到全世界的推广。尽管很多新的技术已经被开发出来用于LED散热，然而目前商用的LED产品其70%的电输入功率以热的形式浪费，自热效应对LED发光效率的影响依然非常突出，大功率LED的热损耗更为严重。本文主要研究了LED结温的测试方法，提出一种可行的LED测量方案，本文以肖克莱方程为基础，归纳整合肖克莱方程中温度相关参数，通过数学推导出一个关于电流电压和结温的关系式。其次研究了自热效应对LED量子效率影响，通过数学推导将电流和结温单一因素对量子效率的影响区分开来，引入TIP作为温升引起的量子效率下降。在模型中，我们提出了参数TIP作为电流上升自热效应对量子效率的惩罚，并获得一种测量无自热效应影响的LED量子效率。然后，定量分析注入电子能量对LED能量转换效率的影响。我们发现，若LED的载流子从电源中获得的能量大于其辐射光子时，当该载流子发生辐射复合，其剩余能量将以热的形式释放。最终对LED的散热热沉进行热场分析，通过仿真优化散热热沉。

博士研究生期间科研成果

著作/论文

[1]S. Q. Lin, T. M. Shih, Y. J. Lu, Y. l. Gao, L. H. Zhu, G. L. Chen, B. Q. Wu, Z. Q. Guo, J. H. Zhang, X. G. Fan, R. R. Chang, and Z. Chen. Determining junction temperature in InGaN light-emitting diodes using low forward currents [J], IEEE Trans. Electron Devices, 60(11), p. 3775–3779, Nov. 2013. (SCI)

[2]S. Q. Lin, T. M. Shih, R. R. Chang, and Z. Chen. Optimization of cooling effects with fins of variable cross-sections [J], Numer. Heat Tr. A-Appl., 69(8):850-858, Jan. 2016. (SCI)

[3]S. Q. Lin, T. M. Shih, W. Yan, Y. J. Lu, Y. Lin, R. R. Chang, and Z. Chen. Maximum limits on external quantum efficiencies in bare LEDs, IEEE Trans. Electron Devices, 64(4), p. 1597–1599, Apr. 2017. (SCI)

[4]S. Q. Lin, T. M. Shih, Y. J. Lu, Y. Lin, R. R. Chang, and Z. Chen. Determining External Quantum Efficiency from Energy Conversion Efficiency for Light-emitting Diodes [J]. IEEE Trans. Electron Devices. DOI：10.1109/TED.2018.2832118.(SCI)

[5]B. Q. Wu, S. Q. Lin, T. M. Shih, Y. L. Gao, Y. J. Lu, L. H. Zhu, G. L. Chen, and Z. Chen. Junction-temperature determination in InGaN light-emitting diodes using reverse current method [J], IEEE Trans. Electron Devices, 60(1):241–245, Jan. 2013. (SCI)

[6]H. Xiao, Y. J. Lu, T. M. Shih, L. H. Zhu, S. Q. Lin, P. J. Pagni, Z. Chen. Improvements on remote diffuser-phosphor-packaged light-emitting diode systems [J], IEEE Photon. J., 6(2, p. 8200108-1–8200108-9, Apr. 2014. (SCI)

[7]Z. Q. Guo, T. M. Shih, Y. J. Lu, Y. L. Gao, L. H. Zhu, G. L. Chen, J. H. Zhang, S. Q. Lin, Z. Chen. Studies of scotopic/photopic ratios for color-tunable white light-emitting diodes [J], IEEE Photon. J., 5(4):8200409-1–8200409-9, Aug. 2013. (SCI)

[8]肖华，吕毅军，朱丽虹，王阳夏，陈国龙，高玉琳，林思棋，徐云鑫，“远程荧光体白光LED的发光性能 [J], 光子学报, vol.43, no.5, May 2014. (EI)

专利

[1]吕毅军，林思棋，吴弼卿，姚琦，朱丽虹，陈国龙，高玉琳，陈忠。一种发光二极管结温的测量方法。专利号： ZL 201310183485.8

[2]林思棋，施天谟，卢红丽，陈忠，张汝京。一种半导体发光二极管灯壳。专利号： ZL 201420821851.8

[3]林思棋, 施天谟,陈忠, 张汝京。一种半导体发光二极管灯的散热灯壳。专利号： ZL 201420377732.8

[4]陈忠，张汝京，林思棋，施天谟，吕毅军，林岳。一种发光二极管量子效率测量装置及其测量方法。公开号：CN107228710A

[5]张汝京，朱及瑞，林思棋。空气净化器。公开号：CN204717892U

[6]张汝京，朱及瑞，曹杨，林思棋，李月娥。红外线护理器具。公开号：CN204969607U

[7]张浩恩，朱世皓，林思棋。紫外线捕蚊器。公开号：CN204969053U

[8]张汝京，朱及瑞，余洁闻，曹杨，林思棋，李月娥。红外线按摩器。公开号：CN204709349U

[9]朱及瑞，张汝京，余洁闻，祝明，林思棋。一种半导体发光二极管灯壳。公开号：CN204254560U

软件著作权

[10]LED光强角分布测量软件. 陈国龙，姚琦，吕毅军，林思棋，郭自泉，高玉琳，朱丽虹，陈忠. 计算机软件著作权登记号: 2013SR120182，证书号：软著登字第0625944号，批准日期：2013.11.6