GaN基大功率LED芯片散熱研究與優(yōu)化.pdf

1、發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）是由化合物半導(dǎo)體制作而成的發(fā)光組件，經(jīng)由電子空穴結(jié)合之后可將電能轉(zhuǎn)換成光的形式激發(fā)釋出。高性能固態(tài)照明節(jié)能的需求已導(dǎo)致LED產(chǎn)業(yè)的急劇升級(jí)，增加LED芯片的功率密度和電流已被用來降低成本。然而，這會(huì)導(dǎo)致由于LED內(nèi)部的自加熱（Self-Heating）而引起的LED性能的退化。對(duì)大功率LED進(jìn)行良好的熱管理是其廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。本論文通過有限元軟件COMSOL建立GaN大功率L

2、ED的三維熱模型對(duì)其散熱進(jìn)行研究和優(yōu)化。
　　首先，本論文介紹了GaN LED的基本的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及熱源產(chǎn)生的原因和對(duì)LED性能的一系列影響，熱管理的研究現(xiàn)狀。同時(shí)介紹了穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本原理和熱阻、接觸熱阻和擴(kuò)散熱阻的概念，以及芯片模塊的熱阻計(jì)算。在此基礎(chǔ)上建立大功率LED的封裝一維熱阻模型。
　　其次，本論文通過大功率LED的三維熱模型詳細(xì)分析了固晶膠對(duì)大功率LED散熱的影響，以及在大功率白光LED的熒光粉層中熒光粉的

3、濃度對(duì)LED結(jié)溫的影響。結(jié)果表明：LED的結(jié)溫和結(jié)到板的熱阻極大的受到固晶膠材料的熱導(dǎo)率、固晶層的粘接面積和粘接厚度的影響。一個(gè)較好的固晶層設(shè)計(jì)例子是固晶膠的熱導(dǎo)率為20 W/mK，鍵合厚度為20μm，并且面積為1 mm2。它在給定的環(huán)境溫度下結(jié)溫為337 K。對(duì)熒光粉層溫度的模擬分析表明，YAG熒光粉的濃度在70 wt.％的基礎(chǔ)上繼續(xù)增大時(shí)，熒光粉的溫度開始出現(xiàn)略微上升。增加散熱翅片，可以使結(jié)溫降低18 K，當(dāng)翅片高度小于20 mm時(shí)