翻新时间:2023-03-07
【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文
1 引言目前,很多功率型LED的驱动电流达到70 mA、100 mA甚至1A,这将会引起芯片内部热量聚集,导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题。业内已经对大功率LED的散热问题作出了很多的努力:通过对芯片外延结构优化设计,使用表面粗化技术等提高芯片内外量子效率,减少无辐射复合产生的晶格振荡,从根本上减少散热组件负荷;通过优化封装结构、材料,选择以铝基为主的金属芯印刷电路板(MCPCB),使用陶瓷、复合金属基板等方法,加快热量从外延层向散热基板散发。
多数厂家还建议在高性能要求场合中使用散热片,依靠强对流散热等方法促进大功率LED散热。尽管如此,单个LED产品目前也仅处于1~10W级的水平,散热能力仍亟待提高。
相当多的研究将精力集中于寻找高热导率热沉与封装材料,然而当LED功率达到lOW以上时,这种关注遇到了相当大的阻力。即使施加了风冷强对流方式,牺牲了成本优势,也未能获得令人满意的变化。
讨论在现有结构、LED封装及热沉材料热导率等因素变化对于其最大功率的影响,寻找影响LED散热的关键因素。研究方法为有限元热分析法.该方法已有实验验证了LED有限元模型与其真实器件之间的差别,证明其在误差许可范围内是准确可行的。
2 建立模型2.1 有限元热分析理论三维直角坐标系中的瞬态温度场场变量T(x,y,z,t)满足:式中:T/x,T/y,T/z为沿x,y,z方向的温度梯度;λxx,λyy,λzz为热导率;q0为单位体积的热生成;ρc是密度与比热容的乘积:dT/dt为温度随时间的变化率。式中:Vx,Vy,Vz为媒介传导速率。
对于稳态热分析而言,T/t=0,式
(1)可化简为:根据式
(3)、边界条件与初始条件,利用迭代法或者消去法求解,得出热分析结果。2.2 几何模型的建立图1为依据常见1 w大功率LED尺寸建立并简化、海鸥翼封装铝热沉的大功率LED图形,底座接在MCPCB铝基板上。
主要数据:芯片尺寸为1mm×1 mm×O.25 mm,透镜为直径是13 mm的半球。硅衬底为边长17 mm,高0.25 mm的正六棱柱,MCPCB为直径20mm,高1.75 mm的六角星形铝质基板。
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