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作为第四代照明光源大功率LED具有节能、无污染、发光效率高、使用寿命长、可靠性高等突出优点,正符合目前节能环保的国际大背景,国内外政府纷纷出台相关政策发展大功率LED,专业人士预测大功率LED光源在未来10年内将逐步取代白炽灯、荧光灯和节能灯,应用于各种照明领域。所以大功率LED照明是近年来研究应用的热点之一。由于LED结温直接影响到LED的出光效率,器件的寿命,可靠性和发射波长等,因此保持LED结温在允许的范围内是大功率LED器件应用环节必须重点研究的问题,如何降低LED散热通道的热阻就直接影响LED结温的大小,更是研究热点中的热点。 首先,本文阐述了LED的发展历程、课题的研究背景和意义,在总结LED热相关问题和当前国内外研究现状的基础上,提出了本论文课题的研究内容。 其次,本文利用先进瞬态热测试仪T3ster和光测试仪TERALED测得了LED器件不同环境温度和不同电流下的K系数、发光功率、发光效率以及热阻,证明了热量是引起发光效率降低的根本原因,并分析了大功率LED的发热功率与光效的关系。通过换算得到了LED芯片结温与发光效率的关系,结温越高发光功效率越低。 然后,通过对测得的LED器件热阻结构函数,分析得到LED器件三个界面层的界面热阻是影响LED散热的主要因数,利用专业热分析软件FLOTHERM分析了各层界面热阻对器件温度分布的影响,以及界面材料厚度和热导率与LED芯片结温和界面热阻的关系。 最后,分析了界面层接触空隙以及热界面材料中的孔洞体积率对界面热阻的影响,发现接触空隙面积增大界面热阻略有增加,而界面材料中的孔洞体积率对界面热阻的影响不能忽视,界面材料在使用前应在真空箱中处理以降低材料中的气泡。本文还从另一个方向研究了如何降低界面热阻,通过增加界面层接触面积,在热量一定的情况下扩大热流通过界面时的横截面积,增加单位时间内流过界面层的热量,并利用有限元软件MARC进行了验证。