led封装与散热研究论文

摘要：本文介绍计算机辅助教学(CAI)的特点、开发步骤。提出掌握一定计算机知识的专业教师应加快开发相应学科的CAI课件，以计算机促进教学。关键词：CAI课件 制作步骤�分析人类学习活动的历史，先从实践、探索、总结中学习各种生存的技能。以后发展为传授与本人直接体验相结合的学习过程，从师傅带徒弟方式变成学校教授传授为主，这是教育效率提高的一大进步。但从理想的教学形式看，师傅带徒弟方式确优于学校，因为教师传授失去了个别性，使学生处于被灌输的被动地位，失去灵活指导，对创造性思维缺少引导和激励。然而师徒式教学要求师傅的数量太多，CAI可以从认知理论出发，分析学习活动的各种形式，针对不同类型知识内容激发学习者的热情和兴趣，减轻教师繁重的重复劳动，是从教与学两方面提高教学质量的好途径。� 1. CAI简介 CAI全称计算机辅助教学(Computing Assisted Instruction)，CAI的第一个系统是美国伊里诺大学在60年代开发的PLATO(Programming Learning and Teaching Operation)系统。1981年在瑞士首次召开国际CAI学术会议，此后每年召开一次。由此可见，计算机辅助教学正在全球展开和普及。一般地，CAI的特点可以归纳为以下几个方面：� (1) CAI使教学不只是灌输式，而是可以根据教学目的，将其分为讲课型、练习型、自学型、实验型等。讲课型以基本原理为主，对复杂的动态图形，如物理学中的波动的“驻波”概念，在学习中是难点。在CAI中可以利用计算机动画技术演示波的传播过程，使学生既加强理解，又生动有趣。这正符合了认知理论中“刺激椃从Α薄ⅰ按碳�反应椙炕�钡墓嬖颍�杂谥匾�母拍詈凸�剑�捎猛夹巍⑸�簟⒍��⑸�省⑸了傅纫�鹧��淖⒁猓涣废靶偷?/FONT>CAI课件辅导学生做习题或自我测试，对回答做判断并加以提示辅导。强大的人机交互当然比普通纸上测试要生动，同时教师可逐步摆脱重复劳动，利用课件批改试卷和作业，大大减少人工消耗，又能及时综合学生的错误情况，改善课件内容；实验型课件可辅导学生预习实验和检查实验结果；模拟型课件是对现实世界的模拟，如学习驾驶汽车模拟系统，再如许多贵重的实验设施，可以让学生模拟实际的使用情况，既不用担心损坏实验器具，又可以使学生更快地掌握使用步骤。� (2) CAI课件使因材施教、个别化教学真正成为可能。不同程度的学生可以区别对待，学生掌握了学习的主动权，可以复习、重学、跳跃式学习。对于学习的时间、进度、内容、分量都可以自己选择，不会因有压力而放弃学习。� (3) 集中优秀教师去开发课件，使优秀教师的水平得到普及，从而更快地提高全体教师的水平及教学水平。� 综上所述，CAI的确具有“老师讲，学生听”的传统教学模式不具备的诸多优势，也是让计算机服务于教育事业和教学工作的有力工具。因此，在高教系统中加快开发CAI课件，普及CAI教学手段，完善CAI教学设施已经成为提高教学质量的重要方法之一。谈到开发CAI课件，一般都以为那是计算机专业人员的事情，其实不然。让我们分析一下目前市场上的学习软件吧，它们主要分成以下三类：一是计算机专业人员为各种计算机软件开发的学习软件，例如：《精通VISUAL FoxPro》、《电脑教授PhotoShop》、《AUTHORWARE精通篇》等等，二是计算机专业人员为许多自身能够了解的学科开发的学习软件，例如：英语学科的背单词、语法精通，为小学、初中、高中学生开发的学习软件等等。三是杂志汇编成的电子出版物，帮助用户需要时进行查阅，例如：《电脑报》、《时尚》等。从这里可以看出，高教领域大量的学科，尤其是农、林、医、师等，依然缺少配套的CAI学习软件，使得优秀教师的经验与学识不能共享。随着许多多媒体设计软件的出现，非计算机专业人员和教师短时间开发出一个漂亮的多媒体CAI课件且发行是完全可能的。� 2. 制作CAI课件� 制作一个多媒体CAI课件一般需经过四大步骤：即脚本、素材、集成、调试。� 编写脚本� 制作一个好的多媒体课件应该目标明确、思路清晰、内容精练、易于表达，它能大大提高软件制作的质量和效率。� ① 文字脚本� 对于一个CAI课件，首先要进行需求分析，即确定课件名称、课件功能、使用对象等，明确是讲课型、练习型、模拟型还是实验型或兼有几种。其次要进行目标分析，即对使用本软件的用户群要有较详细的分析了解，比如年龄特征、心理特征、知识结构、用户需求等。再次要进行内容分析，即根据需求确定软件内容并且划分出明显的层次结构。然后进行策略制定，即指定软件的表现形式，如目录索引、游戏探索等，保证课件有美观的界面和方便的交互操作，最后进行脚本编写，即指明哪些是必须显示的重要文字，哪些是作为话外音的文字，哪些是动画、图像、声音所需的说明型文字，形成文字脚本。� ② 创作脚本� 创作脚本编写的好坏决定了能否忠实地体现文字脚本的内容，又易于计算机的表达，是软件制作的关键。首先应根据具体内容选择用什么媒体，并非多用动画、录像就是好软件。声音的选择要将背景音乐和解说区分开来，并分别设置按纽控制开关，以增加交互性。其次软件开发者要有条有理的组织各类媒体信息，例如组织一个光盘的内容，根目录放什么，放置几个子目录，文件名和目录名怎么确定，最忌讳的是文件存放混乱，自己都不知道什么文件放在哪。� 收集加工素材� 多媒体素材的收集要靠平时的积累，如好的图片、好的MIDI音乐等。目前有许多工具可以对已采集到的素材进行加工，主要有四大类：� ① 图片加工工具 一般较好用的是Adobe公司的PhotoShop软件，可进行各种效果处理、美术字处理、色彩空间变换及格式文件转换等等。� ② 动画制作工具 AutoDesk公司3D Studio是目前在微机上制作三维动画的最佳软件，可以生成.AVI的Windows视频软件。� ③ 声音编辑工具 Windows自带录音机程序和一般附带的录音程序都有简单的波形音频文件的能力，实现截取、复制、粘贴、合并、改变音量和播放速度等。� ④ 视频编辑工具 Adobe公司的Premiere是较好的一个，可以将多幅静画连续并配音，生成.AVI、.MOV、.FLC等多种视频格式文件等功能。� 多媒体集成� 选择多媒体集成工具应尽量采用Windows版本，采用国际级大型多功能软件，因为它们使用方便、支持较多媒体。目前常用的多媒体集成工具

其中散热体由多个散热片叠置构成，在各散热片的片体的中央位置处设有穿槽，且各散热片叠置后，各穿槽叠置形成容纳空间，在散热片的片体上设有多个穿孔，在各散热片叠置后形成多个散热通道，导热柱容纳在各散热片所形成的容纳空间中，并与各散热片紧密接合，用以吸收由LED灯所产生的热量，通过该散热体的叠置特性，不但可配合该灯具的散热所需增减该散热体的大小外，还通过该散热体所形成的散热通道，以增加该散热体的散热效率。做为一个高科技节能照明产业的从业人员必须认清，良好的灯具散热包含热传导、均温性、热交换等复杂的热传学基础，并非坊间某些厂商号称使用太空科技或奈米科技等单一原件或材料就能解决，LED路灯的性能必须要有科学的理论做支撑、完善的设计为方针、良好的制程为基础，最后在以第三公正单位的检测报告为依据，这样才不会一再发生光衰退货阻碍产业发展的恶性循环.

LED灯具的散热问题，首先要了解灯具热量过高有哪些影响，灯具发热散不出去，温度达到一定的成度，一般影响较大的是驱动电源，LED芯片可承受110度左右，但驱动电源的温度超过60度，就特别容易坏。所以散热的解决分两种，一种是整体设计散热，就是设计好灯具的结构，让灯具产生的热量尽量散到灯外；二是将LED光源腔与驱动电源腔做隔离式的设计，LED大部分热量来源于光源，隔离式保证大部分光源产生的热量不会散到驱动电源上。

所以，就像是松下就为了解决这样的问题，从2005年开始，便把包括圆形，线形，面型的白光LED,与PCB基板设计成一体，来克服可能因为出现在从封装到PCB板间散热中断的问题。 因此，在面对不断提高电流情况的同时，如何增加抗热能力，也是现阶段的急待被克服的问题，从各方面来看，除了材料本身的问题外，还包括从晶片到封装材料间的抗热性、导热结构、封装材料到PCB板间的抗热性、导热结构，及PCB板的散热结构等，这些都需要作整体性的考量。 LED照明灯具散热的问题解答 对目前常见的白炽灯泡或是荧光灯来说，即便产品本身运行可能产生热能，但组件的高热仍可以被有效隔离，使光源与电源接座不会因热而产生意外的问题。但固态照明就不同，一来LED组件集中单点的运行高温，必须采取更多积极手段进行散热处理，同时搭配主动有效的热处理机制，才能避免灯具发生问题。LED固态光源热处理问题较传统灯具复杂得多。 传统光源或灯具多有运行过程产生高热的问题，例如卤素灯泡或白炽灯泡，若是白炽灯形式，即在特殊处理的灯球内加热钨丝产生光亮。 实际上，高温产生在灯丝上而非灯座，即便灯座会因灯球玻璃或是金属受钨丝发光的辐射热、热传导间接产生高温，但产生的温度都在可接受的安全范围，再加上非直接接触传导，安全性也相对较高。 但换成LED固态光源形式的灯具，其热处理便可能成为新的应用安全问题。多数人会认为LED具高能源转换效率、低驱动能源优势，自然使用安全性较高，但实际上LED固态光源为了达到日常照明的应用目的，必须透过加大单组组件的功率去强化单元件的输出流明，例如灯具厂会采取多LED组件整合形式加强输出效果，且多组件同时运行也能改善LED固态光源光型偏向点光源的问题，让LED固态光源技术的灯具可产生如灯泡般的面光源效果。

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 二、LED光源的特点 1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50% 5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染：无有害金属汞 7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。 三、单色光LED的种类及其发展历史 最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。 到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。 四、单色光LED的应用 最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。 另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。 五、白光LED的开发 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。