大功率LED熱設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本文建立了一種大功率LED照明燈具的封裝結(jié)構(gòu)，采用ANSYS有限元軟件對其進(jìn)行熱分析，根據(jù)熱分析的結(jié)果逐步改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)，在考慮成本和尺寸限制的條件下，對LED的封裝散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。具體內(nèi)容如下：
　　建立了LED結(jié)構(gòu)模型，通過ANSYS模擬，得出了其穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的溫度場分布。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，LED芯片的溫度為396K，燈罩為320K。通過實(shí)際測量與計(jì)算得出LED的結(jié)溫為394.5K，與穩(wěn)態(tài)模擬的結(jié)果基本上吻合。
　　提出了幾種優(yōu)

2、化方案，分別是采用不同的LED封裝材料以及采用不同的鋁熱沉結(jié)構(gòu)尺寸，并且進(jìn)行了模擬對比，結(jié)果表明：同時(shí)采用Cu-Mo-Cu復(fù)合基板和鋁熱沉效果最佳，可使LED結(jié)溫降為63℃，溫差降為11℃。當(dāng)只采用鋁熱沉?xí)r，用料最節(jié)省。此方案或與其接近的優(yōu)化方案，在經(jīng)濟(jì)性和效果之間達(dá)到了較好的平衡，是比較可行的方案。
　　針對Cu襯底的高功率白光LED器件進(jìn)行溫度加速和電流加速老化試驗(yàn)。根據(jù)溫度加速老化試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行壽命分析，得出該 LED器件在

3、25℃常溫環(huán)境工作時(shí)的壽命約為7.47萬小時(shí)，而在60℃高溫環(huán)境工作時(shí)的壽命約為1.09萬小時(shí)。
　　測試并分析了LED器件在老化后的I-V特性，發(fā)現(xiàn)反向漏電流增加，且與隧道電流升高相一致，這是芯片有源區(qū)缺陷密度增加造成的。電流老化下芯片結(jié)溫要比單純溫度老化下低，但芯片退化速度卻更快，可能是電流老化時(shí)高溫和高電流密度的綜合作用使芯片更容易退化。溫度老化下LED器件光通量的下降程度和電流老化下的相當(dāng)，這可能是由于溫度老化時(shí)，芯片結(jié)溫