Wpływ wybranych czynników na właściwości
półprzewodnikowych z
ródeł światła
dr hab. inż. KRZYSZTOF GÓRECKI, prof. dr hab. inż. JANUSZ ZAR
BSKI
Akademia Morska w Gdyni, Katedra Elektroniki Morskiej
Obecnie około 20-30% wytwarzanej na świecie energii elek- oraz zbliżone do słonecznego widmo emitowanego światła.
trycznej jest zużywane na cele oświetleniowe [1,2], więc po- Z kolei wadami rozważanych z
ródeł światła są: mała wartość
prawa sprawności energetycznej z
ródeł światła może się emitowanego strumienia świetlnego, wąski kąt świecenia (po-
przyczynić do obniżenia globalnego zużycia energii elek- wodujący konieczność stosowania specjalnych soczewek roz-
trycznej, co jest jednym z priorytetów Unii Europejskiej. praszających), niska wartość dopuszczalnego napięcia
Właściwości z
ródeł światła są charakteryzowane przez wstecznego, konieczność stosowania specjalnych układów za-
wiele parametrów, których definicje podano m.in. w pracy [3]. silających diody LED, silny wpływ temperatury na parametry
Spośród tych parametrów najistotniejsze dla użytkownika są: tych diod oraz problem z odprowadzaniem wydzielanego
" strumień świetlny, będący miarą całkowitego światła wy- w nich ciepła.
promieniowanego ze z
ródła światła, W pracy przeanalizowano wpływ temperatury oraz prądu
" sprawność z
ródła światła równa ilorazowi emitowanego przewodzenia diod LED mocy na ich niezawodność oraz jas-
strumienia świetlnego przez moc elektryczną pobraną ność świecenia, a także omówiono problem zasilania i chłod-
przez to z
ródło, zenia półprzewodnikowych z
ródeł światła oraz perspektywy
" czas życia określający liczbę godzin pracy rozważanego ich rozwoju.
elementu do uszkodzenia.
Historia z
ródeł światła zasilanych energią elektryczną roz- Wpływ temperatury i czasu eksploatacji
poczęła się w 1879 r., gdy Thomas Alva Edison wynalazł na parametry diod LED
żarówkę, która jest do tej pory dominującym z
ródłem światła.
Element ten ma wiele wad, np. niską sprawność, krótki czas Jak wiadomo, temperatura silnie wpływa na właściwości ele-
życia oraz niską odporność na udary mechaniczne. Dlatego mentów półprzewodnikowych, do których należą również
opracowano inne z
ródła światła - żarówki halogenowe, świet- diody LED mocy. Może być to zarówno temperatura otoczenia
lówki, neonówki, lampy wyładowcze i półprzewodnikowe Ta, jak i temperatura wnętrza Tj będącą sumą temperatury
z
ródła światła - diody LED mocy, charakteryzujące się wyższą otoczenia oraz przyrostu temperatury wynikającego ze zja-
sprawnością, większym strumieniem świetlnym oraz niższym wisk termicznych, to znaczy samonagrzewania oraz wzajem-
kosztem uzyskania jednostkowego strumienia świetlnego. nych sprzężeń termicznych między elementami
Pierwsze diody LED, przeznaczone do pracy w charak- umieszczonymi we wspólnej strukturze półprzewodnikowej,
terze wskaz
ników, pojawiły się na rynku w 1962 roku, we wspólnej obudowie lub na wspólnym radiatorze [8-11]. Zja-
a w 1994 - pierwsze diody LED emitujące światło białe. Od wisko samona-grzewania spowodowane jest zamianą części
tego czasu rozpoczął się dynamiczny rozwój półprzewodni- wydzielanej w elemencie energii elektrycznej na ciepło i nie-
kowych z
ródeł światła. idealnymi warunkami odprowadzania tego ciepła do otocze-
Systemy oświetleniowe wykorzystujące diody LED mocy są nia. Zjawiska termiczne powodują również wzrost temperatury
coraz powszechniej wykorzystywane do realizacji reklam świetl- obudowy elementu TC, która jest łatwo mierzalna.
nych, zabawek elektronicznych, oświetlania pomieszczeń, jak Przykładowo, pod wpływem wzrostu temperatury wnętrza
również w motoryzacji [1,4]. W systemach tych stosuje się diody maleje napięcie przewodzenia rozważanych diod [12,13].
LED emitujące światło o różnej barwie. Ze względu na możli- Temperatura ta wpływa również na jasność świecenia diod,
wość wykorzystania diod LED mocy do oświetlania pomiesz- której miarą jest luminancja [14]. W pracy [14] wykazano, że
czeń, w których przebywają ludzie, najbardziej interesujące można sterować luminancją diody LED za pomocą zmian
są systemy oświetleniowe emitujące światło białe. prądu i temperatury, a także zaproponowano układ realizujący
Praca [5] zawiera opis rozwoju technologii diod LED oraz takie sterowanie.
trendów rozwojowych w konstrukcji tych elementów. W pracy Na rysunku 1. zilustrowano wpływ temperatury wnętrza
[6] opisano technologię wytwarzania diod LED mocy emi- diod LED mocy o różnej barwie emitowanego promieniowania
tujących białe światło, przeznaczonych do urządzeń oświet- na ich luminancję względną [13,15].
leniowych, a w pracy [7] zaprezentowano możliwości Rozważana zależność jest funkcją monotonicznie ma-
zastosowania diod LED emitujących światło czerwone, zie- lejącą dla wszystkich rozważanych diod przy czym największe
lone i niebieskie do uzyskiwania białego oświetlenia. zmiany luminancji są obserwowane dla diody emitującej
Stosuje się 3 sposoby uzyskiwania białego światła w lam- światło czerwone, której luminancja w rozważanym zakresie
pach z diodami LED [2]. Pierwsza metoda polega na wyko- temperatur maleje ponad czterokrotnie. Z kolei, najsłabiej
rzystaniu trzech diod LED emitujących odpowiednio światło temperatura wpływa na luminancję diody emitującej światło
czerwone, zielone i niebieskie. Druga metoda polega na za- białe, której wartość maleje o około 30% w rozważanym za-
stosowaniu diody LED emitującej promieniowanie ultrafiole- kresie zmian temperatury.
towe oraz luminoforu RGB. Trzecia metoda wykorzystuje Na rysunku 2. zilustrowano wpływ czasu eksploatacji
diodę LED emitującą światło niebieskie i żółty luminofor. diody na jej luminancję przy różnych wartościach temperatury
Półprzewodnikowe z
ródła światła mają wiele zalet do któ- jej obudowy TC [16]. Jak można zauważyć, luminancja jest
rych należą: niskie napięcie zasilania, wysoka odporność na malejącą funkcją czasu eksploatacji diody, przy czym szyb-
udary mechaniczne, wysoka sprawność przetwarzania energii kość malenia rozważanego parametru rośnie wraz ze wzros-
elektrycznej na świetlną, długi czas życia, niewielkie wymiary tem temperatury jej obudowy. Powszechnie przyjmuje się za
ELEKTRONIKA 10/2008 73
Rys. 4. Wpływ prądu przewodzenia diody i jej temperatury wnętrza
Rys. 1. Wpływ temperatury wnętrza diod LED na ich luminancję na czasu życia
względną Fig. 4. The dependence of the LEDs lifetime on internal tempera-
Fig. 1. The dependence of the relative luminance of LEDs on their ture and the forward current
junction temperature
maleje ze 185oC do 150oC. Gwarantowany przez producenta
czas życia diod wynosi 60 tysięcy godzin, gdy Tj < 120oC,
a dla wyższych wartości Tj - maleje wraz ze wzrostem prądu
przewodzenia diody i temperatury Tj.
Na rysunku 5. porównano zależności luminancji względ-
nej diody LED mocy, sygnalizacyjnej diody LED oraz żarówki
od czasu pracy [5,17]. Wszystkie prezentowane zależnością
są funkcjami malejącymi. Luminancja żarówki maleje prak-
tycznie liniowo przez około 1500 godzin, a następnie skokowo
spada do zera, co odpowiada przepaleniu się żarnika. Z kolei,
luminancja sygnalizacyjnej diody LED maleje prawie liniowo
i po upływie 15 tysięcy godzin osiąga zalewie kilkanaście pro-
cent początkowej wartości luminancji. Najsłabszy wpływ
czasu eksploatacji na luminancję obserwuje się dla diody LED
mocy, której luminancja po upływie 15 tysięcy godzin maleje
Rys. 2. Wpływ czasu eksploatacji diody na jej luminancję
zaledwie o około 15%.
Fig. 2. The dependence of relative luminance of LEDs on operating
time
kryterium uszkodzenia diody LED spadek jej luminancji do
70% wartości początkowej [16]. Warto zauważyć, że wzrost
temperatury obudowy diody z 38 do 58oC powoduje sześcio-
krotne skrócenie czasu eksploatacji diody.
Zależność czasu życia diody od temperatury jej obu-
dowy pokazano na rys. 3 [16]. Jak można zauważyć, jest to
zależność silnie malejąca. Przy temperaturze TC = 38oC
czas życia wynosi około 55 tysięcy godzin, a przy TC = 58oC
- zaledwie 8 tysięcy godzin. A zatem, dla niezawodności
diody kluczowe znaczenie ma skuteczne chłodzenie tego
elementu.
Rys. 5. Zależność luminancji względnej od czasu eksploatacji dla
Czas życia diody zależy nie tylko od temperatury Tj, lecz
wybranych elementów
również od przepływającego przez nią prądu, co zilustrowano
Fig. 5. The dependence of the relative luminance of the selected de-
na rys. 4 [17]. Z rysunku tego wynika, że przy wzroście war- vices on the operating time
tości prądu diody od 0,35 do 1 A wartość temperatury wnętrza
Tj diody LED, przy której czas życia maleje skokowo do zera, Luminancja diody jest rosnącą funkcją prądu diody [18],
a zatem zwiększając wartość tego prądu można uzyskać
pożądaną wartość luminancji diody. Jednak wzrost prądu
diody powoduje wzrost temperatury jej wnętrza na skutek zja-
wiska samonagrzewania, co z kolei skutkuje skróceniem
czasu życia diody i spadkiem luminancji.
Wyznaczenie temperatury wnętrza diody LED ma klu-
czowe znaczenie przy szacowaniu czasu bezawaryjnej pracy
systemu oświetleniowego zawierającego ten element oraz
umożliwia odpowiednie sterowanie diodą w celu uzyskania
maksymalnego strumienia świetlnego.
W pracy [19] zaproponowano dwie metody wyznaczania
temperatury wnętrza diod LED mocy zawartych w lampach
samochodowych. Z kolei, w pracy [13] zaproponowano me-
todę pomiaru temperatury wnętrza diod LED mocy przy wy-
Rys. 3. Zależność czasu życia diody od temperatury jej obudowy
Fig. 3. The dependence of lifetime of LEDs on the case temperature korzystaniu pośredniej metody elektrycznej.
74 ELEKTRONIKA 10/2008
Jak zatem wynika z przytoczonych przykładów, wzrost maga równomiernego rozkładu temperatury w obszarze mię-
temperatury wnętrza diody wpływa niekorzystnie na jej właś- dzy strukturą półprzewodnikową a soczewką. W pracy [32]
ciwości [8,9,20], powodując spadek wartości emitowanego zaproponowano zastosowanie specjalnej żywicy silikonowej i
strumienia świetlnego i skrócenie czasu bezawaryjnej pracy. hybrydowej, która umożliwia uzyskanie dużego kąta wiązki
Jak wynika z pracy [1], wzrost ten może również skutkować świetlnej emitowanej przez diodę LED.
zmianą barwy emitowanego światła.
Zasilanie diod LED mocy
Chłodzenie diod LED
W celu dopasowania napięcia zasilającego do napięcia wy-
Jak wynika z pracy [21], diody LED, w przeciwieństwie do stępującego na spolaryzowanej w kierunku przewodzenia dio-
różnego rodzaju żarówek i świetlówek, praktycznie nie emi- dzie LED wykorzystuje się typowo rezystory włączone
tują promieniowania podczerwonego ani ultrafioletowego, szeregowo z tymi diodami [3]. Jednak w tym przypadku wy-
a wydzielana w nich energia jest w ponad 80% zamieniana stępują istotne straty mocy na tych rezystorach. Dlatego pro-
na ciepło. ducenci układów scalonych oferują specjalne regulatory
Praca [22] zawiera wyniki obliczeń rozkładu temperatury impulsowe przeznaczone do zasilania diod LED przy zapew-
matrycy diod LED mocy, chłodzonych przy zastosowaniu nieniu wysokiej sprawności energetycznej [33-35]. W tym
chłodzenia mikrokanalikowego. Wykazano, że w badanej mat- przypadku regulator stabilizuje prąd zasilający LEDy.
rycy występuje nierównomierny rozkład temperatury, a zasto- Za pomocą zmiany wartości średniej prądu zasilania
sowana metoda chłodzenia jest skuteczna. W pracy [23] można skutecznie sterować luminancją diody LED, która jest
przedstawiono i przedyskutowano wyniki pomiarów rezystan- monotonicznie rosnącą funkcją tej wartości. Dlatego często
cji termicznej, charakteryzującej skuteczność odprowadzania diody zasilane są sygnałem prostokątnym o zmiennej war-
ciepła wydzielonego w elemencie do otoczenia, diod LED tości współczynnika wypełnienia. Zmieniając wartość tego
mocy wykonanych z GaN. Praca [24] zawiera wyniki badań współczynnika można regulować jasnością świecenia diody
właściwości cieplnych modułów świecących z diodami LED w szerokim zakresie.
mocy produkowanych przez firmę OSRAM. W szczególności Ze względu na silną zależność napięcia przewodzenia
zbadano wpływ swobodnego i wymuszonego chłodzenia tych diody od temperatury, do zasilania systemów oświetleniowych
modułów na temperaturę ich wnętrza. zawierających te elementy stosuje się zasilacze prądowe. Za-
W celu zabezpieczenia diod LED mocy przed nie- silacze takie powinny zapewnić dużą wartość prądu wyjścio-
pożądanym wzrostem temperatury wnętrza stosuje się spe- wego przy niewielkiej wartości napięcia wyjściowego i dużej
cjalne konstrukcje obudów, zoptymalizowane do sprawności energetycznej. Obecnie powszechnie wykorzys-
odprowadzania ciepła, specjalne radiatory oraz laminaty tuje się w tym celu zasilacze impulsowe.
z rdzeniem aluminiowym, na których diody są osadzane Układy sterujące i zasilające diod LED mocy są przed-
przez producenta [3]. Kolejna grupa prac [25-27] dotyczy miotem prac [33,36-39]. Praca [36] zawiera opis skonstruo-
specjalnych metod odprowadzania ciepła wydzielanego wanego przez autorów cytowanej pracy cyfrowego sterownika
w diodach LED mocy. W pracy [25] zaproponowano orygi- diod LED mocy. W pracy [37] zaproponowano zastosowanie
nalny system chłodzenia diod LED mocy wykorzystujący tzw. przetwornicy dc-dc do zasilania diody LED mocy. Podkreś-
microjet-based cooling systems, a skuteczność tego systemu lono, że obciążenie przetwornicy w postaci diody LED wy-
wykazano dla lamp LED o mocy osiągającej nawet 220 W. maga zastosowania specyficznych metod regulacji. W pracy
W pracy [26] wykazano, że właściwości optyczne modułów [38] przedstawiono możliwość zastosowania zasilacza impul-
oświetleniowych z diodami LED mocy zależą od temperatury sowego do zasilania układu podświetlającego duży ekran dio-
oraz zaproponowano sposób realizacji układu chłodzenia ta- dami LED z sieci elektroenergetycznej. Z punktu widzenia
kiego modułu, zapewniający skuteczne odprowadzanie wy- wyjścia zasilacz ten pełni rolę z
ródła prądowego. Prezento-
dzielonego w nim ciepła przy mocy dochodzącej do 20 W. wany w cytowanej pracy układ wykorzystuje regulacje PWM
W pracy [27] opisano możliwość zastosowania urządzenia z korekcją współczynnika mocy (PFC). W pracy [39] opisano
termoelektrycznego do chłodzenia diod LED mocy i wyka- problemy występujące przy projektowaniu układów zasi-
zano doświadczalnie jego skuteczność. lających diody LED mocy, zawierających dławikowe prze-
Obudowy diod LED mocy, oprócz skutecznego odprowa- twornice dc-dc. Dostępne na polskim rynku specjalizowane
dzania ciepła ze struktury półprzewodnikowej do radiatora (re- sterowniki i zasilacze dla diod LED mocy scharakteryzowano
zystancja termiczna na poziomie 12 - 14 K/W), muszą w pracy [33].
również charakteryzować się wysoką sprawnością optyczną
(powyżej 95%). Stan obecny i perspektywy rozwoju diod
W pracy [28] przeanalizowano problemy konstrukcyjne LED mocy
oraz wybrane sposoby rozwiązania problemów dotyczących
montażu diod LED mocy, wpływających na niezawodność W ostatnim dziesięcioleciu diody LED mocy stały się po-
tych elementów. W pracy [29] opisano nowoczesną obudowę wszechnie stosowanymi elementami elektronicznymi [40].
modułów świecących z diodami LED mocy. Charakteryzuje Również lawinowo rośnie liczba publikacji dotyczących tych
się ona podobną do innych obudów rezystancją termiczną elementów, zarówno opisujących ich właściwości, aplikacje,
i niższym o około 60% współczynnikiem tłumienia emitowa- jak i metody analizy.
nego światła. Obecnie produkuje się diody LED mocy emitujące światło
W pracy [30] opisano właściwości materiałów wykorzysty- białe, czerwone, zielone, niebieskie, bursztynowe, niebiesko-
wanych do konstrukcji obudów diod LED mocy, a w pracy [31] zielone oraz błękitne, a moce wydzielane w tych diodach wy-
opisano wyniki badań wpływu materiału, z którego wykonano noszą od jednego do kilku watów. Wykorzystuje się zarówno
soczewkę na niezawodność modułów LED mocy. Wykorzys- pojedyncze elementy, jak i zestawy połączonych szeregowo,
tując wyniki pomiarów oraz obliczeń stwierdzono, że równolegle lub szeregowo-równolegle diod lub moduły oś-
wydłużenie czasu bezawaryjnej pracy diody LED mocy wy- wietleniowe z tymi diodami.
ELEKTRONIKA 10/2008 75
W pracy [41] omówiono właściwości lamp z diodami LED
mocy emitujące strumień świetlny o wartości przekraczającej
100 lm oraz stwierdzono, że sprawność tych lamp jest wyższa
niż sprawność lamp halogenowych. Przegląd informacji o do-
stępnych na rynku diodach LED mocy o wysokiej wartości
emitowanego strumienia świetlnego zamieszczono w pracy
[42]. W pracy [43] opisano z
ródło światła z diodami LED o wy-
sokiej efektywności równej 150 - 200 lm/W, czyli dziesięcio-
krotnie większej niż dla klasycznej żarówki [3]. Dodatkowo,
jak podano w pracy [4] na przykładzie ulicznej sygnalizacji
świetlnej, stosowanie diod LED umożliwia kilkukrotne zmniej-
szenie zużycia energii elektrycznej oraz nawet dwudziesto-
krotne wydłużenie czasu bezawaryjnej pracy.
Rys.7. Koszt uzyskania jednostkowego strumienia świetlnego w
Aby diody LED mocy mogły skutecznie zastąpić stoso-
poszczególnych latach
wane obecnie z
ródła światła konstruktorzy tych urządzeń Fig.7. The relative cost of obtaining 1 lm luminous flux in the follo-
wing years
muszą doprowadzić do:
" wzrostu wartości emitowanego strumienia świetlnego,
" wzrostu sprawności,
" obniżenia kosztu uzyskania jednostkowego strumienia
świetlnego.
Na rysunku 6. zilustrowano wzrost wartości uzyskiwanego
strumienia świetlnego w poszczególnych latach. Zależność ta
jest ekstrapolowana linią wynikającą z prawa Haitza [4,6].
Zgodnie z tym prawem, osiągana przez konstruktorów diod
LED maksymalna wartość strumienia świetlnego podwaja się
co 18 - 24 miesiące. Na rys. 6, po wprowadzeniu na rynek
diod LED mocy czas podwajania strumienia świetlnego uległ
skróceniu. Już w 2007 roku produkowano diody LED emi-
tujące strumień świetlny 1000 lm, co odpowiada strumieniowi
emitowanemu przez żarówkę 60 W [44].
Rys.8. Sprawność wybranych z
ródeł światła w poszczególnych latach
Fig.8. The efficiency of selected light sources in the following years
ność przekracza 120 lm/W. Na tym tle widoczny jest szybki
wzrost sprawności diod LED mocy. Według danych literaturo-
wych [44] najskuteczniejsze diody firmy Cree osiągają spraw-
ność równą sprawności lamp sodowych. Jak widać,
przewiduje się, że już w obecnej dekadzie sprawność diod
LED mocy przekroczy sprawność innych z
ródeł światła.
Podsumowanie
W pracy przedstawiono wybrane informacje literaturowe na
Rys. 6. Wartości uzyskiwanego strumienia świetlnego w poszcze-
temat diod LED mocy. Scharakteryzowano podstawowe pa-
gólnych latach
rametry tych elementów oraz określono wpływ takich czynni-
Fig. 6. The values of the maximum light current in the following
years ków jak temperatura i prąd przewodzenia na luminancję i czas
życia rozważanej klasy elementów.
Spadek kosztów uzyskiwania jednostkowego strumienia Badania dotyczące półprzewodnikowych z
ródeł światła
świetlnego za pomocą diody LED w funkcji czasu [4] przed- obejmują nie tylko zagadnienia technologiczne, lecz również
stawion na rys. 7. badania układów zasilających dedykowanych dla tych ele-
Dla pierwszych, sygnalizacyjnych diod LED cena ta prze- mentów oraz badania układów chłodzących, zapewniających
kraczała 200 dolarów, a w 2000 roku zmalała poniżej 10 cen- skuteczne odprowadzanie ciepła wydzielonego w roz-
tów dla diod LED mocy. Jeżeli obecna tendencja się utrzyma, ważanych diodach.
to około roku 2030 cena uzyskania 1 lm za pomocą diody LED Przedstawione w pracy wykresy ilustrujące postęp w kon-
będzie równa cenie uzyskania takiego strumienia za pomocą strukcji półprzewodnikowych z
ródeł światła, przejawiający się
żarówki 100 W. poprawą wartości ich parametrów użytkowych, oraz wysokie
Na rys. 8 przedstawiono sprawności wybranych z
ródeł nakłady finansowe ponoszone na badania w tym zakresie [45]
światła uzyskiwane w kolejnych latach [5]. Popularne żarówki pozwalają przypuszczać, że już niedalekiej przyszłości diody
od blisko 90 lat charakteryzują się sprawnością na poziomie LED będą dominującymi na rynku z
ródłami światła.
kilkunastu lm/W. Wprowadzone na rynek w latach 50. żarówki Aby osiągnąć ten cel konieczne są badania w zakresie no-
halogenowe mają sprawność około 25 lm/W, a żarówki z re- wych materiałów półprzewodnikowych o wysokiej sprawności
flektorem - ponad 40 lm/W. Z kolei, wprowadzone na rynek przetwarzania energii elektrycznej na świetlną, poprawy sku-
na początku lat 40. XX wieku świetlówki cechują się obecnie teczności odprowadzania ciepła ze struktury półprzewodni-
sprawnością równą około 60 lm/W. Najskuteczniejsze są kowej przez nowe konstrukcje obudów tych elementów oraz
obecnie lamy wyładowcze - rtęciowe i sodowe, których spraw- wysokosprawnych układów zasilających diody LED mocy.
76 ELEKTRONIKA 10/2008
[24] Stich A., Breidenassel N., Huber R.: Thermal Management of
Literatura
OSTAR Projection Light source. Application Note, OSRAM,
2006.
[1] Magdziak R.: Diody LED dużej mocy, moduły i układy zasilajace.
[25] Xiaobing Luo, Sheng Liu: A Microjet Array Cooling System for
Polscy producenci i dystrybutorzy. Elektronik, nr 12, 2007, ss.
Thermal Management of High-Brightness LEDs. IEEE Transac-
44-56.
tions on Advanced Packaging, vol. 30, no. 3, 2007, pp. 475-484.
[2] Martin P.S.: High power white LED Technology for Solid State
[26] Treurniet T., Lammens V.: Thermal management in color variable
Lighting. Lumileds, 2005.
multi-chip LED modules. 23rd IEEE Semiconductor Thermal
[3] Katalog ELFA 2007.
Measurement and Management Symposium, 2006, Dallas, pp.
[4] Craford M.G.: Recent progress of LEDs for lighting. Lumileds,
173-177.
2001.
[27] Jen-Hau Cheng, Chun-Kai Liu, Yu-Lin Chao, Ra-Min Tain: Cooling
[5] Krames M.: Progress and Future Direction of LED Technology.
performance of silicon-based thermoelectric device on high power
2003, http://www.netl.doe.gov/ssl/PDFs/Krames.pdf.
LED. 24th Int. Conf. on Thermoelectrics ICT 2005, pp. 53-56.
[6] Martin Paul S., Bhat J., Chen C. H., Collins D., Goetz W., Khare
[28] Yuan-Chang Lin, Nguyen Tran, Yan Zhou, Yongzhi He, Shi F. G.:
R., Kim A., Krames M., Lowery C., Ludowise M., Mueller-Mach
Materials Challenges and Solutions for the Packaging of High
G., Subramanya S., Tan S. C., Thompson J., Trottier T., Khare S.
Power LEDs. 2006 Int. Microsystems, Packaging, Assembly
C. R.: High Power White LED Technology for Solid State Lig-
Conf., Taipei, 2006, pp. 1-4.
hting. Proc. of SPIE, San Diego, 2001.
[29] Jeung Won Kyu, Shin Sang Hyun, Hong Suk Youn, Choi Seog
[7] Muthu S., Schuurmans F. J. P., Pashley M. D.: Red, Green, and
Moon, Yi Sung, Yoon Young Bok, Kim Hyun Jun, Lee Sung Jun,
Blue LEDs for white light illumination. IEEE J. Select. Topics
Park Ki Yeol: Silicon-Based, Multi-Chip LED Package. 57th Elec-
Quantum Electron., vol. 8, 2002 pp. 333-338.
tronic Components and Technology Conf. ECTC  07, Sparks,
[8] Zarębski J.: Modelowanie, symulacja i pomiary przebiegów elek-
2007, pp. 722 - 727.
trotermicznych w elementach półprzewodnikowych i układach
[30] Karlicek R. F. Jr.: High power LED packaging. Conference on La-
elektronicznych. Prace Naukowe Wyższej Szkoły Morskiej
sers and Electro-Optics CLEO, 2005, vol.1, pp. 337-339.
w Gdyni, Gdynia, 1996.
[31] Hsu Y. C., Lin Y. K., Tsai C. C., Kuang J. H., Huang S. B., Hu H.
[9] Janke W.: Zjawiska termiczne w elementach i układach półprze-
L., Su Y. I., Cheng W. H.: Failure Mechanisms Associated with
wodnikowych. WNT, Warszawa, 1992.
Lens Shape of High-Power LED Modules in Aging Test. 20th An-
[19] Kos: Modelowanie hybrydowych układów mocy i optymalizacja
nual Meeting of the IEEE Lasers and Electro-Optics Society
ich konstrukcji ze względu na rozkład temperatury. Wydawnic-
LEOS, 2007, pp. 570-571.
two AGH, Kraków, 1994.
[32] Miyawaki Y., Dongxu Wang, Tanaka O., Ooyama N., Okuno A.:
[11] Nowakowski: Badanie procesów termicznych w przyrządach
Unique Transparent Resin and Vacuum Printing Encapsulation
półprzewodnikowych. Zesz. Nauk. Polit. Gdańskiej, Elektronika
Systems (VPES) Packaging Method for New White LED. 6th Int.
LX, nr 389, 1984.
Conf. on Polymers and Adhesives in Microelectronics and Pho-
[12] Górecki K., Zarębski J.: Pomiary charakterystyk wybranych diod
tonics Polytronic 2007, Odaiba, Tokyo, 2007, pp. 81-86.
LED mocy. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, 2008
[33] Gawryluk: Sterowniki i zasilacze dla LED mocy. Elektronik, Nr
(w recenzji).
12, 2007, s. 57.
[13] Sa E. M., Antunes F. L. M., Perin A. J.: Junction Temperature Es-
[34] NCP5006 Compact Backlight LED Boost Driver. Karta katalo-
timation for High Power Light-Emitting Diodes. IEEE Internatio-
gowa, ON Semiconductor, 2006.
nal Symposium on Industrial Electronics, ISIE 2007, 2007, Vigo,
[35] NLSF595 Serial (SPI) Tri-Color LED Driver. Karta katalogowa,
pp. 3030-3035.
ON Semiconductor, 2006.
[14] Huang Bin-Juine Tang, Chun-Wen Wu, Jia-Hong: Study of Sys-
[36] Torres A., Garcia J., Secades M. R., Calleja A. J., Ribas J.: Ad-
tem Dynamics of High-Power LEDs. Int. Conf. on Electronic Ma-
vancing Towards Digital Control for Low Cost High Power LED
terials and Packaging. EMAP 2006, 2006 Kowloon, 2006, pp.
Drivers. IEEE Int. Symposium on Industrial Electronics ISIE,
1-6.
2007, Vigo, pp. 3053-3056.
[15] Lednium Series Optical X OUTL09LG3X Series. Karta katalo-
[37] Rico-Secades M., Garcia J., Cardesin J., Calleja A. J.: Using Tap-
gowa, OPTEK Technology, 2007.
ped-Inductor Converters as LED Drivers. 41st IAS Annual Mee-
[16] Narendran N., Gu Y.: Life of LED-based white light sources. Jo-
ting Industry Applications Conference, Tampa, 2006, vol. 4, pp.
urnal of Display Technology, vol. 1, no. 1, 2005, pp. 167- 171.
1794-1800.
[17] Po co chłodzić? Elektronika Praktyczna Plus, nr 3, 2007, s. 93.
[38] In-Hwan Oh: A single-stage power converter for a large screen
[18] EHP-A09/UT31-PU5/TR. Karta katalogowa Everlight Electronics
LCD back-lighting. 21st IEEE Applied Power Electronics Conf.
Co., Ltd., 2007.
[19] Bielecki J., Jwania A. S., El Khatib F., Poorman T.: Thermal Consi- and Exposition APEC  06, 2006, CD-ROM.
[39] Rico-Secades M., Garcia J., Torres A., Cardesin J., Calleja A.:
derations for LED Components in an Automotive Lamp. 23rd IEEE
Semiconductor Thermal Measurement and Management Sympo- Pitfalls in Low Voltage LED Drivers Design using Tapped-Induc-
tor Converters. IEEE Int. Symp. on Industrial Electronics ISIE
sium, 2007. SEMI-THERM 2007, San Jose, 2007, pp. 37 - 43.
2007, Vigo, 2007, pp. 2990-2995.
[20] F.H. Reynolds: Measuring and modeling integrated circuit failure
rates. Eurocon 82, Copenhagen: Reliability in Electrical and Elec- [40] Solid State Light: z
ródła światła XXI wieku. Elektronika Prak-
tyczna Plus, nr 3, 2007, ss. 8-13.
tronic Components and Systems. North Holland, 1982, vol. 1,
[41] Steigerwald D. A., Bhat J.C., Collins D., Fletcher R. M., Holcomb
pp. 36-45.
[21] Cheng Y.K., Cheng K.W.E.: General Study for using LED to re- M. O., Ludowise M. J., Martin P. S., Rudaz S. L.: Illumination with
place traditional lighting devices. 2nd Int. Conf. on Power Elec- solid state lighting technology. IEEE Journal of Selected Topics
in Quantum Electronics, vol. 8, no. 2, 2002, pp. 310-320.
tronics Systems and Applications ICPESA  06, Hong Kong, 2006,
pp. 173-177. [42] Steele R. V.: High-brightness LED market overview. Proc. of
[22] Yuan L., Liu S., Chen M., Luo X.: Thermal Analysis of High Power SPIE, vol. 4445, 2001, pp. 1-4.
LED Array Packaging with Microchannel Cooler. 7th Int. Conf. [43] Allen S.C., Steckl A.J.: ELiXIR-Solid-State Luminaire With En-
on Electronic Packaging Technology ICEPT 06, 2006, Shanghai, hanced Light Extraction by Internal Reflection. Journal of Display
pp. 1-5. Technology, vol. 3, no. 2, 2007, pp. 155-159.
[23] Lan Kim, Moo Whan Shin: Thermal Resistance Measurement [44] Rekordy technologiczne 2006/2007. Elektronika Praktyczna
of LED Package with Multichips. IEEE Transactions on Compo- Plus, nr 3, 2007, s. 46.
nents and Packaging Technologies, vol. 30, no. 4, 2007, pp. [45] Dębowski J.: SSL technologia oświetlenia szansą dla europej-
632-636. skich firm. Elektronik, nr 1, 2008, ss. 22-26.
ELEKTRONIKA 10/2008 77