功率型LED中的光学与热学问题.ppt
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1、功率型功率型LED中的光学与热学问题中的光学与热学问题Studies on Optical Design and Thermal Dispersion of High-Power LED 清华大学清华大学 集成光电子学国家重点实验室清华大学深圳研究生院 半导体照明实验室 罗毅 钱可元 韩彦军报告内容报告内容功率功率LED空间温度场分布及散热的研究空间温度场分布及散热的研究 微区温度场的数值计算微区温度场的数值计算微区温度场的测试微区温度场的测试芯片面积的限制因素芯片面积的限制因素功率功率LED应用中的光学问题研究应用中的光学问题研究 LED照明光学的特点照明光学的特点新型准直新型准直LED光源
2、的设计光源的设计 热量管理热量管理功率型功率型LED应用中的关键问题应用中的关键问题由于III族氮化物的p p型型掺杂受限于Mg受主的溶解度和空穴的较高激活能,热量特别容易在p型型区区域域中产生,这个热量必须通过整个结构才能在热沉上消散;LED器件的散热途径主要是热传导热传导和热对流热对流;Sapphire衬底材料极低的热导率导致器件热热阻阻增增加加,产生严重的自加热效应,对器件的性能和可靠性产生毁灭性的影响。热量对功率型热量对功率型LED的的影响影响热量集中在尺寸很小的芯片内,芯芯片片温温度度升升高高,引起热热应应力力的的非非均均匀匀分分布布、芯芯片片发发光光效效率率和和荧荧光光粉粉激激射射
3、效效率下降率下降;当温度超过一定值时,器件失效率呈指数规律增加。统计资料表明,元件温度每上升2,可靠性下降10%。当多多个个LED密密集集排排列列组成白光照明系统时,热量的耗散问题更严重。解决热量管理问题已成为功率LED应用的先决条件。功率功率LED空间温度场分布空间温度场分布的数值计算的数值计算为了解决大功率LED管芯的散热问题,首先必须确定大功率LED工作时的温度场分布,并由此确定出对于一定的芯片结构和封装形式,单个芯片能承受的最大功率最大功率和最大芯片尺寸最大芯片尺寸。在分析计算器件的三维温度分布中,不仅可以看到温度随垂直方向的变化,而且能清楚地显示由于器件电极结构以及电流分布场引起的芯
4、片表面的不同温度分布。计算值计算值计算值计算值 1w 插指状电极,倒装焊芯片。蓝宝石衬底的横向温度分布蓝宝石衬底的横向温度分布LEDLED微区温度测量微区温度测量v采用三维可调节微形热电偶探针法进行微区温度的测量v探头尺寸100m v温度分辨率0.3倒装焊功率LED芯片表面的温度分布实测值实测值实测值实测值。71.368.562.073.368.961.873.169.262.4LEDLED芯片表面温度的横向分布芯片表面温度的横向分布控制芯片表面横向温度梯度控制芯片表面横向温度梯度v减小电流密度分布的不均匀性;v电极的材料与制作v电极的拓扑结构设计v合理布局倒装焊的电极和焊点分布;v提高倒装焊
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- 功率 LED 中的 光学 热学 问题
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