大功率發(fā)光二極管的熱性能表征與熱管理研究.pdf

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：2111102069廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工學碩士)大功率發(fā)光二極管的熱性能表征與熱管理研究鐘文姣指導教師姓名職稱：學科門類：專業(yè)或領域名稱：學生所屬學院：論文答辯日期：摘要摘要發(fā)光二極管(Lightemittingdioed，LED)是一種直接將電能轉換為光能的固體發(fā)光器件，LED作為發(fā)光器件較之傳統(tǒng)光源具有更優(yōu)越的特點：耗電低、壽命長、響應時間短、耐沖擊、體積小、重量輕、可控性好、

2、綠色環(huán)保。對大于1W級的大功率LED而言，目前仍有大約70％的電能量轉化為熱能，引起LED結溫升高。結溫對LED器件的發(fā)光效率、光色、器件可靠性和壽命均有很大影響，準確測量LED器件的結溫對制備大功率LED芯片、器件封裝和應用有很大的指導意義。本文提出了一種新型LED結溫測量方法“電阻法’’，并將之與目前廣泛使用的結溫測量方法“正向電壓法”進行對比，證實了“電阻法”測量LED結溫的可行性。采用“電阻法”研究了白光LED的結溫與其色度學參

3、數(shù)之間的關系。另外，對LED從啟動到達到穩(wěn)態(tài)的瞬態(tài)溫升過程進行了有限元分析模擬，并對LED芯片的內部溫度分布進行了模擬，解釋了“電阻法”和“正向電壓法”測量結果存在差異的原因。具體結果如下：采用GaN基45x45mil的平面結構藍光芯片，在封裝過程中將此芯片的兩個獨立的n型電極分別引出，以實現(xiàn)對此芯片結構中的n型GaN的電阻的測量。將LED器件放置在鼓風干燥箱中，使用伏安法測量了n型GaN在20～1600C的干燥箱溫度范圍內的電阻，獲得

4、了n型GaN的電阻與溫度之間關系的定標曲線。采用占空比為975％的直流脈沖開關電源對LED器件進行脈沖驅動，實現(xiàn)了LED工作狀態(tài)下的n型GaN的電阻的實時測量，分別測量了驅動電流為O1A、015A、02A、025A、03A、035A、04A下LED所用n型GaN的電阻，并進一步獲得了LED的結溫。將不同電流下“電阻法”測得的結果與傳統(tǒng)的正向電壓法測得的結果進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者的誤差在20C以內，說明了本文提出的“電阻法”法可有效的進行LE

5、D器件的結溫測量。通過改變積分球底板的溫度，使LED器件處于不同的基板溫度下，測量了320mA工作下，白光LED器件在溫度穩(wěn)定后n型GaN的電阻及其色度學參數(shù)值。結果表明：在室溫到1200C范圍內，隨著LED芯片的結溫升高，色溫、峰值波長、顯色指數(shù)均增大，且基本呈線性關系。隨著LED芯片的結溫升高，自光LED的光通量呈線性下降。采用Pro／E三維制圖軟件，建立了LED的芯片及其封裝結構模型，將Pro／E與ANSYS軟件結合在一起，對LE