一种高功率白光LED灯具的封装热设计研究.pdfVIP

维普资讯 第28卷第5期 电子 工 艺 技 术 2007年 9月 ElectronicsProcessTechnology 257 Ⅳ 锄 一 种高功率白光 LED灯具的封装热设计研究 张成敬，王春青 (哈尔滨工业大学材料科学与工程学院微连接研究室，黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要：建立了一种大功率白光LED照明灯具的封装结构，采用ANSYS有限元软件对其进行 热分析，根据热分析的结果逐步改进封装结构，在考虑成本和尺寸限制的条件下，对LED的封装散 热结构进行 了优化。 关键词：高功率 LED；结构优化；ANSYS 中图分类号：TN36 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3474(2007)05—0257—05 ThermalAnalysisandDesign ofHigh——powerW hiteLED Package ZHANGCheng—jing，WANGChun—qing (MicrojoiningLaboratory，SchoolofMaterialsScienceandEngineering， HarbinInstituteofTechnology，Harbin 150001，China) Abstract：A novelpackageand thermalanalysisbasedonANSYS softwareforhigh—-powerwhite LEDwerepresented．Packagestructureswereoptimizedstepbystepbasedontheresultofthemr alanaly— sis．Consideringcostanddimensionallimitation．thethemr al structuraloptimizationofLEDwasachieved． Keywords：High—powerLED；Sturctural optimization；ANSYS DocumentCode：A ArticleID：1001—3474(2007)05—0257—05 随着 LED技术的 日益成熟，单个 LED的输入 于温度升高而产生的各种热效应会严重影 响到 功率越来越高，目前可以达到5w甚至更高。LED LED器件的使用寿命和可靠性，当温度超过一定值 输入的电能有80％一95％转变成为热量，只有大约 时，器件失效率呈指数规律升高。美国照明研究中 5％一20％转化为光能，且ELD芯片的面积很小，因 心通过测试、概率统计得出了LED寿命 (器件半衰 此，芯片散热是 LED必须解决的关键问题…。好的 期)与结温的关系，如图1所示。 散热系统可以在同等输入功率下得到较低的工作温 LED封装散热设计的重点在于芯片布置、材料 度，延长 ELD的使用寿命 ；或在 同样 的温度限制范 选择 (键合材料、基板材料)与工艺、热沉设计等。 围内，增加输入功率或芯片密度，从而增加 LED灯 目前国内外在高功率 ELD散热问题方面已有很多 的亮度 。 报道。M．Arik等 比较了采用不同芯片材料以及 结温是衡量 LED封装散热性能的一个重要技 键合技术对ELD散热性能的影响，于2003年建立 术指标：结温升高，会直接减少芯片出射的光子，使 并分析 白光 LED中荧光粉颗粒的热模型 J，并于 发光效率降低；结温的升高还会使芯片的发射光谱 2004年通过有限元分析和实验得到关于ELD芯片 发生红移，色温质量下降，尤其是对基于蓝光 LED 级封装过程中的一些关键性热问题 4【。在散热方 激发黄色荧光粉的白光LED器件更为严重，其中荧