GaN基大功率LED芯片散熱研究與優(yōu)化.pdf

1、發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）是由化合物半導體制作而成的發(fā)光組件，經(jīng)由電子空穴結(jié)合之后可將電能轉(zhuǎn)換成光的形式激發(fā)釋出。高性能固態(tài)照明節(jié)能的需求已導致LED產(chǎn)業(yè)的急劇升級，增加LED芯片的功率密度和電流已被用來降低成本。然而，這會導致由于LED內(nèi)部的自加熱（Self-Heating）而引起的LED性能的退化。對大功率LED進行良好的熱管理是其廣泛應用的基礎。本論文通過有限元軟件COMSOL建立GaN大功率L

2、ED的三維熱模型對其散熱進行研究和優(yōu)化。
　　首先，本論文介紹了GaN LED的基本的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及熱源產(chǎn)生的原因和對LED性能的一系列影響，熱管理的研究現(xiàn)狀。同時介紹了穩(wěn)態(tài)導熱的基本原理和熱阻、接觸熱阻和擴散熱阻的概念，以及芯片模塊的熱阻計算。在此基礎上建立大功率LED的封裝一維熱阻模型。
　　其次，本論文通過大功率LED的三維熱模型詳細分析了固晶膠對大功率LED散熱的影響，以及在大功率白光LED的熒光粉層中熒光粉的

3、濃度對LED結(jié)溫的影響。結(jié)果表明：LED的結(jié)溫和結(jié)到板的熱阻極大的受到固晶膠材料的熱導率、固晶層的粘接面積和粘接厚度的影響。一個較好的固晶層設計例子是固晶膠的熱導率為20 W/mK，鍵合厚度為20μm，并且面積為1 mm2。它在給定的環(huán)境溫度下結(jié)溫為337 K。對熒光粉層溫度的模擬分析表明，YAG熒光粉的濃度在70 wt.％的基礎上繼續(xù)增大時，熒光粉的溫度開始出現(xiàn)略微上升。增加散熱翅片，可以使結(jié)溫降低18 K，當翅片高度小于20 mm時