基于COB封裝的大功率LED芯片散熱研究.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)光器件，是由電子和空穴復(fù)合之后，將電能轉(zhuǎn)換成光的形式激發(fā)釋出。隨著LED額定功率越來越大，LED結(jié)溫也會變得越來越大，這樣會導(dǎo)致LED器件壽命變短和出光率變低，所以LED散熱研究是很有必要的。封裝的功能在于提供芯片足夠的保護(hù)，防止芯片在空氣中長期暴露或機械損傷甚至失效。本文介紹了大功率LED芯片熱設(shè)計基本理論，基于此理論通過有限元軟件COMSOL建

2、立COB(Chip On Board)封裝的大功率LED的散熱模型，并對其散熱進(jìn)行研究和優(yōu)化。
　　本研究通過COB封裝的大功率LED散熱模型研究了絕緣層對COB封裝的大功率LED熱性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)絕緣層的熱導(dǎo)率從0.5W/(m?K)增大到2.5W/(m?K)時，大功率LED結(jié)溫明顯下降，絕緣層的熱導(dǎo)率此時對大功率LED結(jié)溫起著決定性的作用。然而，它的熱導(dǎo)率超過6.5W/(mK)，絕緣層熱導(dǎo)率的影響可以忽略。然后，研究不同

3、熱導(dǎo)率下絕緣層厚度對結(jié)溫的影響。結(jié)果表明：當(dāng)絕緣層熱導(dǎo)率小于2.5W/(m?K)時通過減少絕緣層厚度才能有效地減小大功率LED結(jié)溫。最后，針對絕緣層對大功率LED芯片進(jìn)行了優(yōu)化。第一種優(yōu)化方案：微孔對絕緣層的優(yōu)化；第二種優(yōu)化方案：直接將大功率LED芯片封裝在電絕緣散熱器上面。仿真表明：這兩種方案都具有很好的優(yōu)化效果，在額定功率為11W時，大功率LED芯片結(jié)溫分別降低了28.3℃和13℃。研究了散熱器對多芯片COB封裝的大功率LED模組芯

4、片結(jié)溫的影響。結(jié)果表明：隨著空氣對流傳熱系數(shù)增加，大功率LED芯片最高結(jié)溫呈降低趨勢，空氣對流傳熱系數(shù)在5W/(m2K)到15W/(m2K)之間對3×3芯片COB封裝的大功率LED模組最高結(jié)溫降低幅度顯著。然后，研究了芯片距離對芯片結(jié)溫的影響。結(jié)果表明：當(dāng)芯片間距是4.0mm時，3×3芯片COB封裝的大功率LED模組最高結(jié)溫變化幅度已經(jīng)很小，熱耦合現(xiàn)象很弱了。模擬仿真2×8、4×4兩種擺放布局方式下大功率LED模組的溫度場分布圖。結(jié)果表