本文以铝基板大功率 LED封装结构设计及光热可靠性研究为背景,采用了实验与软件仿真相结合的研究方法。本文的研究结果可为铝基板大功率 LED封装结构设计及光热可靠性研究提供相关理论基础、实验方法和仿真分析方法。　　首先,阐述了LED器件的发光原理,介绍了铝基板大功率LED封装的基本结构,详述了芯片衬底材料、基板材料、鳍片式散热器以及功率型 LED常见失效形式等内容。其次,对4芯片3W浅方杯铝基板大功率LED封装结构进行了初步设计,初步设计包括:封装材料的优选和光学透镜的仿真设计。随后,选取1W浅方杯铝基板大功率 LED实物进行了热特性实验和仿真研究。实验内容为测试不同结构参数属性的控温座对 LED结温及热阻特性的影响。同时,利用有限元分析软件模拟不同结构参数属性的控温座对 LED结温的影响,并同实验研究结果进行比较以验证软件仿真方法的可行性。最后,完成了对4芯片3W浅方杯铝基板大功率LED封装结构的完整设计。　　热特性实验和仿真结果均显示:不同结构参数属性的控温座对 LED结温影响较大,控温座结构参数越大,其对流换热的能力越强,LED结温越低。设计结构的温度场模拟结果和光学设计仿真结果显示:LED封装结构的散热效果良好,正常工作状态下芯片结温较低,二次光学的配光效果比较理想,整体封装结构基本满足了大功率LED光热可靠性的设计要求。论文还针对COB封装结构的多芯片铝基板大功率LED进行了热循环模拟,目的是检验其在各种温度载荷下,抵御破坏的能力。模拟结果表明:芯片和共晶焊层交界区域、衬底和铝基板交界处是 COB封装结构的多芯片铝基板大功率 LED热应力破坏最大的区域,而透镜仍是高温下发生热应变最大的区域,应该引起注意。