苏ICP备112451047180号-6
去除铝基板大功率LED热分析
摘要：本文主要提出一种大功率LED免铝基板封装方式,对传统的铝基板封装和免铝基板封装的LED进行模拟对比分析。模拟结果表明：两种封装结构的LED，其最高温度均出现在LED芯片处：对于单颗功率1 W、3颗功率1 W和单颗功率3 W的器件，由于有效地简化了散热通道、大幅度降低了总热阻，。传统的铝基板封装即使选用热导率高达200 W／(m·K)的基板，其散热效果依旧略逊于免铝基板封装结构，且随着LED功率的增大，免铝基板的新型封装结构散热优势更加明显。本文的研究为解决大功率LED的散热问题和光色稳定性问题提供了一种新途径。
关键词：热阻；大功率LED；封装分析；热分析
Thermal Analysis of High-power LED Without Aluminum Substrate
Abstract：A novel method that without aluminum substrate high－power LED encapsulation is proposed．The thermal properties of traditional structure and this new structure is simulated by using finite element analysis software．The simulation results show that the maximum temperatures appear in the LED chips．Comparing with the traditional structure，the maximum temperatures of the new structure respectively lower 6．436，9．468 and 19．309℃when the input power is 1×1 W，3×1 W and 1×3 W．Even if the thermal conductivity of substrate reaches as high as 200 W／(m·K)，the heat dissipation effect is still better than the structure with aluminum substrate．The heat dissipation effect of the new structure is obviously superior to that of aluminum substrate structure．With the increase of input power，the advantage of the new structure is more remarkable．It provides a new way to solve the heat dissipation problem of high power LED．
Key words：thermal resistance；high—power LED；thermal analysis
一、选题简介、意义
简介：传统的大功率ＬＥＤ灯具采用铝基板封装结构。铝基板采用铝作为底材，铝层上铺设一层铜箔或铜板做线路，为避免铜层与铝层上下导通，中间必须用绝缘层避开。而绝缘层材料多采用高分子材料，热导率很低且耐热性较差，使原本热导率极佳的铝/铜金属在加入绝缘层后，其整体热传导效率大幅降低。我们认为去除铝基板可以有效地简化热传导路径，降低热阻，并设计了一种不用铝基板的大功率ＬＥＤ封装装置。
意义：免铝基板封装结构的散热效果明显优于传统的铝基板封装结构，为大功率ＬＥＤ的散热和光色稳定性问题的解决提供了一条新的路径。
摘要：本文主要提出一种大功率LED免铝基板封装方式,对传统的铝基板封装和免铝基板封装的LED进行模拟对比分析。模拟结果表明：两种封装结构的LED，其最高温度均出现在LED芯片处：对于单颗功率1 W、3颗功率1 W和单颗功率3 W的器件，由于有效地简化了散热通道、大幅度降低了总热阻，。传统的铝基板封装即使选用热导率高达200 W／(m·K)的基板，其散热效果依旧略逊于免铝基板封装结构，且随着LED功率的增大，免铝基板的新型封装结构散热优势更加明显。本文的研究为解决大功率LED的散热问题和光色稳定性问题提供了一种新途径。
关键词：热阻；大功率LED；封装分析；热分析
Thermal Analysis of High-power LED Without Aluminum Substrate
Abstract：A novel method that without aluminum substrate high－power LED encapsulation is proposed．The thermal properties of traditional structure and this new structure is simulated by using finite element analysis software．The simulation results show that the maximum temperatures appear in the LED chips．Comparing with the traditional structure，the maximum temperatures of the new structure respectively lower 6．436，9．468 and 19．309℃when the input power is 1×1 W，3×1 W and 1×3 W．Even if the thermal conductivity of substrate reaches as high as 200 W／(m·K)，the heat dissipation effect is still better than the structure with aluminum substrate．The heat dissipation effect of the new structure is obviously superior to that of aluminum substrate structure．With the increase of input power，the advantage of the new structure is more remarkable．It provides a new way to solve the heat dissipation problem of high power LED．
Key words：thermal resistance；high—power LED；thermal analysis
一、选题简介、意义
简介：传统的大功率ＬＥＤ灯具采用铝基板封装结构。铝基板采用铝作为底材，铝层上铺设一层铜箔或铜板做线路，为避免铜层与铝层上下导通，中间必须用绝缘层避开。而绝缘层材料多采用高分子材料，热导率很低且耐热性较差，使原本热导率极佳的铝/铜金属在加入绝缘层后，其整体热传导效率大幅降低。我们认为去除铝基板可以有效地简化热传导路径，降低热阻，并设计了一种不用铝基板的大功率ＬＥＤ封装装置。
意义：免铝基板封装结构的散热效果明显优于传统的铝基板封装结构，为大功率ＬＥＤ的散热和光色稳定性问题的解决提供了一条新的路径。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
课题研究：去除铝基板的大功率LED热分析
主要研究的内容：1. LED出现的意义与应用前景2.大功率LED的结构与特性3.散热设计及热分析4.封装分析5.LED发展趋势
要解决的问题：去除铝基板有效地简化热传导路径，降低热阻，解决大功率ＬＥＤ的散热和光色稳定性问题。
预期目标：收集选题资料，综合各类信息并整理，完成毕业论文初稿
研究步骤 1.查资料，初步方案设计。
2.确定最佳方案。
3.写毕业论文。
4.修改完善毕业论文，并做答辩准备。
研究方法及措施：
1．图书馆搜索与大功率LED的相关书籍。
2．上网搜索不理解的问题。
3．方案比较及最终确定（与指导老师讨论）。
4．论文撰写。
目录
课题研究：去除铝基板的大功率LED热分析
主要研究的内容：1. LED出现的意义与应用前景2.大功率LED的结构与特性3.散热设计及热分析4.封装分析5.LED发展趋势
要解决的问题：去除铝基板有效地简化热传导路径，降低热阻，解决大功率ＬＥＤ的散热和光色稳定性问题。
预期目标：收集选题资料，综合各类信息并整理，完成毕业论文初稿
研究步骤 1.查资料，初步方案设计。
2.确定最佳方案。
3.写毕业论文。
4.修改完善毕业论文，并做答辩准备。
研究方法及措施：
1．图书馆搜索与大功率LED的相关书籍。
2．上网搜索不理解的问题。
3．方案比较及最终确定（与指导老师讨论）。
4．论文撰写。
目录
1. 绪论
1.1 LED出现的意义与应用前景 3
1.2 LED产业是新能源的孵化器 4
1.3 LED发展现状 4
2. 大功率LED的结构与特性
2.1大功率LED的结构 6
2.2大功率LED的优点及特性 9
3. 大功率LED的散热设计及热分析
3.1大功率LED的散热设计 15
3.2大功率LED的热分析 16
3.3 LED的热学指标 19
4. 封装模拟分析
4.1 理论分析 21
4.2 仿真模拟 24
4.3 结果与讨论 25
5. LED发展趋势 27
6. 总结 28
小结与致谢 29
参考文献 29
参考文献
[1]王雅芳：《LED驱动电路设计与应用》 机械工业出版社 2005.8
[2]杨清德 杨云兰：《LED及其技术问答》 机械工业出版社 2005.6
[3]周志敏 《大功率LED照明技术设计与应用》 机械工业出版社 2008.6
[4]蔡建军 《电子产品工艺与标准化》 北京理工大学出版社 2011.8
参考文献
[1]王雅芳：《LED驱动电路设计与应用》 机械工业出版社 2005.8
[2]杨清德 杨云兰：《LED及其技术问答》 机械工业出版社 2005.6
[3]周志敏 《大功率LED照明技术设计与应用》 机械工业出版社 2008.6
[4]蔡建军 《电子产品工艺与标准化》 北京理工大学出版社 2011.8