大功率白光LED的可靠性與熱模擬.pdf

1、發(fā)光二極管（LED）是一種新型環(huán)保發(fā)光指示、照明材料，大功率LED是指功率大于1W的LED，由于體積小、功率大，散熱壓力大， LED芯片結(jié)溫與其失效密切相關(guān)，且芯片功率超大化，導(dǎo)致目前大功率LED的散熱越來(lái)越成為制約其發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。如何正確地分析其失效原因，從而尋找出應(yīng)對(duì)提前失效的方法，進(jìn)行有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)于推動(dòng)大功率LED在照明領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)一步應(yīng)用具有重要意義。 本文介紹了LED和斷裂力學(xué)在實(shí)際中的應(yīng)用，解釋LED可

2、靠性的基本理論和方法，考慮熱導(dǎo)率與散熱方式的影響，使用大型有限元軟件ANSYS10.0模擬并分析了大功率LED熱分布，通過(guò)分析不同封裝、熱沉材料及散熱方式對(duì)LED熱分布與最大散熱能力的影響，指出解決LED散熱問(wèn)題的關(guān)鍵不是尋找高熱導(dǎo)率的材料，而是改變LED的散熱結(jié)構(gòu)或者散熱方式。再?gòu)臄嗔咽У幕驹沓霭l(fā)，詳細(xì)解釋了在微觀狀態(tài)下晶格失配等微缺陷原因引起的失效，并進(jìn)一步闡述了如何將該原理應(yīng)用于本論文所研究的LED模型當(dāng)中；緊接著解釋了LE

3、D芯片的失效原因，指出其根本的原因來(lái)源于內(nèi)部的原有微缺陷或裂紋的擴(kuò)展。最后，通過(guò)對(duì)格里菲斯判據(jù)的介紹，引出對(duì)LED失效過(guò)程的斷裂力學(xué)分析，通過(guò)對(duì)SiC芯片的數(shù)值計(jì)算，得出了結(jié)論。 前人的研究基本上都是通過(guò)對(duì)LED的電性能、光性能，以及失效芯片的微觀分析來(lái)推斷、闡述LED的運(yùn)行或者壽命情況，只屬于宏觀認(rèn)識(shí)，過(guò)于直觀而不能從根本上對(duì)LED的失效機(jī)理作出微觀意義上的解釋。而本文通過(guò)對(duì)LED產(chǎn)品芯片部分采用斷裂力學(xué)方法研究，通過(guò)數(shù)值計(jì)算