多芯片LED熱耦合效應(yīng)的高效測量.pdf

1、隨著高亮度的白光LED在室內(nèi)和室外領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對大功率LED的要求越來越高，由此多芯片LED應(yīng)運(yùn)而生，同時多芯片LED也是大功率LED芯片的發(fā)展趨勢之一。對于多芯片LED來講，芯片之間的熱耦合是一個重要的問題，因?yàn)樾酒臏厣粌H只是自身產(chǎn)生的熱量引起的，還有一部分是由于其他芯片對其的熱耦合產(chǎn)生的。本文主要研究的是多芯片LEDLED模塊的熱耦合問題，主要從理論上推導(dǎo)了多芯片LED模塊的熱耦合矩陣，并通過熱仿真和實(shí)驗(yàn)對多芯片LED模塊的

2、熱耦合矩陣的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證。具體做了以下幾個方面的工作:
　　1.多芯片LED的熱耦合模型及其簡化。對于單芯片LED來說，其溫升主要是由自己產(chǎn)生的熱量引起的，傳熱通道主要是縱向的，因此根據(jù)熱阻定義我們可以算得單芯片的溫升;而對于多芯片LED來講，模塊上每個芯片的溫升不僅由自身產(chǎn)生的熱量引起的，而且還受到周圍工作芯片對它的熱耦合的共同作用。多芯片LED模塊中的每一個芯片都相當(dāng)于一個熱源，每個熱源都會對周圍芯片有熱耦合效應(yīng)，由于熱耦

3、合效應(yīng)引起的溫升稱為耦合溫升。多芯片LED之間不僅有縱向通道傳熱，還有芯片和芯片之間的橫向傳熱通道，根據(jù)這兩部分我們提出了多芯片LED模塊的熱阻，再通過熱阻的定義算得多芯片LED模塊上各個芯片的溫升，多芯片LED模塊上所有芯片的溫升公式可以整理成一個矩陣，我們將其稱為熱耦合矩陣。這個熱耦合矩陣可以通過多芯片LED模塊幾何位置的對稱進(jìn)一步簡化，我們通過不同類型的陣列排布來說明簡化過程。
　　2.熱仿真驗(yàn)證熱耦合矩陣簡化的合理性。第一

4、部分的主要工作就是多芯片LED模塊的熱耦合模型、多芯片LED模塊的熱耦合矩陣及其簡化。對于第一部分中提到熱耦合矩陣的簡化是否合理，這里我們通過多芯片LED模塊的仿真結(jié)果來驗(yàn)證。本文的樣品有兩類，我們稱第一種結(jié)構(gòu)的樣品和第二種結(jié)構(gòu)的樣品。我們利用熱仿真軟件對第一種結(jié)構(gòu)下和第二種結(jié)構(gòu)下的兩個類型的多芯片LED陣列排布進(jìn)行仿真。這個仿真主要分為三個部分，一是，多芯片LED模塊上每個芯片單獨(dú)工作時進(jìn)行仿真，對每個芯片單獨(dú)工作時的仿真結(jié)果進(jìn)行整理

5、得到多芯片LED模塊的熱耦合矩陣;二是，根據(jù)多芯片LED模塊的幾何位置對稱，算得需要測試的芯片個數(shù)，對這些芯片單獨(dú)工作的數(shù)據(jù)整理算得多芯片LED的熱耦合矩陣;三是，對多芯片LED模塊的其他不同情況進(jìn)行仿真。對比兩種仿真結(jié)果的熱耦合矩陣的矩陣系數(shù)后證實(shí)了多芯片LED模塊的熱耦合矩陣簡化的合理性，用其他情況的仿真結(jié)果說明多芯片LED模塊熱耦合矩陣的合理性。
　　3.通過熱阻實(shí)驗(yàn)和紅外熱成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多芯片LED模塊熱耦合矩陣的合理性。第

6、一部分和第二部分的主要工作是熱耦合模型、熱耦合矩陣的簡化和仿真驗(yàn)證，第三部分我們用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證我們的理論的合理性，實(shí)驗(yàn)中我們有兩類結(jié)構(gòu)的樣品，第一種機(jī)構(gòu)的樣本有1×3芯片矩陣模塊、2×2芯片矩陣模塊和2×3芯片矩陣模塊;第二種結(jié)構(gòu)的樣本有1×3芯片矩陣模塊。根據(jù)這些樣品的幾何位置對稱算得需要測試的芯片個數(shù)，通過熱阻實(shí)驗(yàn)測得這些樣品上需要測試的芯片單獨(dú)工作時的真實(shí)溫升，由溫升數(shù)據(jù)算得多芯片LED模塊的熱耦合矩陣，我們根據(jù)每個樣品的熱耦合矩陣反