【摘 要】
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作为新一代绿色照明光源,LED已经广泛的应用于各个领域,但大功率LED的散热问题一直以来是使其成为照明光源的最大障碍。在LED的发光过程中,大部分的电能转化成热能,使LED的结温升
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作为新一代绿色照明光源,LED已经广泛的应用于各个领域,但大功率LED的散热问题一直以来是使其成为照明光源的最大障碍。在LED的发光过程中,大部分的电能转化成热能,使LED的结温升高,结温的升高会使LED的电,光,色,热等参数发生变化,影响LED发光效率和寿命。所以精确有效地测量LED的热特性成为解决LED散热问题的基础工作和必要途径。本文的研究内容主要包括以下几方面:
1.依次介绍了LED的发展历史,发光原理,LED目前的应用领域以及未来的发展趋势。并在此基础上阐明热阻是LED发展过程中必须解决的一大问题。
2.阐述了结温,热阻的定义,诠释了LED热阻产生的机制以及热阻的理论模型。分析了热阻对LED发光效率与寿命的影响,突显出热阻的重要性。
4.模拟分析是解决散热问题必不可少的途径,文中介绍了热模拟理论的基础:计算流体力学以及热传导理论。使用Pro/Engineer软件建立1W大功率LED实体模型,利用EFD热学仿真软件分别模拟了LED稳态热特性与瞬态热特性。模拟在自然对流条件下与控温条件下的稳态热特性,并与实验结果进行比较,验证了仿真模型的准确性。使用瞬态模拟,仿真出了LED在自然对流与控温条件下的温升曲线,得出了LED的热传导机制以及在温升过程中LED芯片温度分布情况,并结合电学法测量热阻的原理,得出测量中电流的转换时间应小于90μs,脉冲法测量热阻的脉宽也应小于90μs。
5.根据热传递原理,建立热阻与热导率之间的数值关系。依靠MicRed公司提出的结构函数曲线理论,利用热阻测试仪器(T3ster),将铝合金材料,MCPCB与不同尺寸的石墨材料作为LED的散热基板,测量其热阻,并依据热导率与热阻之间的关系,研究材料的导热性能。结果表明,样品的散热面积对测量结果影响很大,当热量唯一的通过接触面-维传递时,利用此方法计算热导率是可行的。并且通过测量MCPCB的热导率验证其绝缘层与电路层对MCPCB的导热性能影响很大。
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