大功率發(fā)光二極管及其光源模聲的熱分析.pdf

1、發(fā)光二極管(Lightemittingdiode,簡稱LED)是一種半導體發(fā)光器件,由于其工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、環(huán)保、壽命長等諸多優(yōu)點,被視為新一代照明光源,成為近幾年研究熱點。不過目前單顆LED光通量不高,通過集成多個LED組合成大功率LED光源模塊,是實現(xiàn)LED照明的一種主要方法。目前LED芯片的電光轉(zhuǎn)換效率不高,熱問題突出,分析、控制大功率LED的熱問題顯得尤為重要。文本對一種大功率LED器件進行了熱分析,通過理論、數(shù)

2、值仿真兩種手段對結(jié)溫、熱阻、溫度場分布等進行了研究。
　　 本文首先介紹了LED中熱的產(chǎn)生、熱特性以及熱管理、熱問題的研究現(xiàn)狀,同時介紹了光源模塊及其熱問題。指出MARC有限元分析軟件在熱分析中的應用。對要研究的對象建立了熱阻模型,計算得到內(nèi)部熱阻和外部熱阻,從而得到整個器件總熱阻為7.623K/W。
　　 用數(shù)值模擬方法直觀地顯示了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)條件下器件封裝體內(nèi)各個部分的溫度分布。結(jié)果顯示,所研究器件總熱阻為8.235K

3、/W,稍大于理論分析結(jié)果,這是由于理論計算沒有考慮接觸熱阻的影響。同時提出了單顆LED的封裝改進方案,模擬結(jié)果顯示熱阻降低了大約1K/W,提高了LED的散熱能力。仿真結(jié)果顯示,在使用大功率(＞4.5W)LED時,自然對流不能滿足光源模塊的散熱要求,必須加載強制對流裝置。同時模擬了大功率LED光源模塊的溫度分布,由于各個LED之間距離較近,存在著熱耦合現(xiàn)象,因此模塊芯片比單顆芯片工作時結(jié)溫高。而且分析了底面對流換熱系數(shù)與LED功率、LED