发光二极管(Light emitting diode,简称LED)是一种半导体发光器件,由于其工作电压低、耗电量小、发光效率高、环保、寿命长等诸多优点,被视为新一代照明光源,成为近几年研究热点。不过目前单颗LED光通量不高,通过集成多个LED组合成大功率LED光源模块,是实现LED照明的一种主要方法。目前LED芯片的电光转换效率不高,热问题突出,分析、控制大功率LED的热问题显得尤为重要。文本对一种大功率LED器件进行了热分析,通过理论、数值仿真两种手段对结温、热阻、温度场分布等进行了研究。本文首先介绍了LED中热的产生、热特性以及热管理、热问题的研究现状,同时介绍了光源模块及其热问题。指出MARC有限元分析软件在热分析中的应用。对要研究的对象建立了热阻模型,计算得到内部热阻和外部热阻,从而得到整个器件总热阻为7.623K/W。用数值模拟方法直观地显示了稳态和瞬态条件下器件封装体内各个部分的温度分布。结果显示,所研究器件总热阻为8.235K/W,稍大于理论分析结果,这是由于理论计算没有考虑接触热阻的影响。同时提出了单颗LED的封装改进方案,模拟结果显示热阻降低了大约1K/W,提高了LED的散热能力。仿真结果显示,在使用大功率(＞4.5W)LED时,自然对流不能满足光源模块的散热要求,必须加载强制对流装置。同时模拟了大功率LED光源模块的温度分布,由于各个LED之间距离较近,存在着热耦合现象,因此模块芯片比单颗芯片工作时结温高。而且分析了底面对流换热系数与LED功率、LED在线路板上分布间隔之间的关系,指出当基板的导热率大于300W/m·K时,基板所产生的热阻差别就不大了,因此不用一味追求高导热系数的材料。