基于超薄贴合技术的单片集成大功率倒装LED

采用超薄贴合技术,通过改进封装散热结构来解决大功率倒装发光二极管(LED)芯片散热和电学绝缘之间的矛盾。采用串并联的内部拓扑结构和三角电极原理开发了一款尺寸为5 mm×5 mm的单片集成大功率倒装LED芯片。使用起芯片电学延伸作用的金属片和绝缘导热凸台这一散热结构对LED芯片进行封装。在驱动电流为0.1 A时,芯片的开启电压为29 V,芯片可正常发光。在2 A的恒流电源驱动下,芯片到散热器的峰值热阻为0.44 K/W,平均热阻为0.38 K/W。加装透镜后,蓝光LED的插墙效率达到42%,白光LED的光效达到86.19 lm/W。使用超薄贴合技术成功地制备了75 W单片集成大功率倒装LED,为开发单片集成大功率LED提供了有效的途径。超薄贴合技术对单片集成大功率倒装LED的发展具有一定的推动作用。     

嵌入式大功率LED的散热技术研究进展

发光二极管(light-emitting diode,LED)是公认的新一代光源,具有长寿命、节能环保、高可靠性的优点。但LED在工作过程中会产生大量的热量,如果无法有效散发出去将严重影响其性能。尤其对于当前研究热点的嵌入式大功率LED灯具,散热问题更加严峻,已成为制约该领域研究的瓶颈之一。目前常用的散热方式分为被动散热和主动散热两种,本文将对这两种散热方式的研究进行简介,希望对人们了解该领域的研究有所帮助。     

倒装芯片衬底粘接材料对大功率LED热特性的影响

针对倒装芯片(Flipchip)大功率发光二极管器件,描述了大功率LED器件的热阻特性,建立了Flipchip衬底粘接材料的厚度和热导系数与粘接材料热阻的关系曲线,以三类典型粘接材料为例计算了不同厚度下的热阻,得出了Flipchip衬底粘接材料选择的不同对大功率LED的热阻存在较大影响的结论.     

大功率LED的寿命与散热技术的研究进展

介绍了大功率发光二极管(LED)的工作原理,总结和分析了国内外文献中关于电流、结温与环境湿度对大功率LED寿命影响的研究进展,指出结点温度是决定LED寿命的最重要因素,详细评述了国内外关于大功率LED的界面热阻优化、封装热沉和散热基板设计两个方面的研究进展,为改良LED散热结构和延长大功率LED的使用寿命提供了有效的理论依据及研究方向.     

大功率LED封装散热技术研究

LED被称为第四代照明光源或者绿色光源,广泛地应用于手机闪光灯、大中尺寸显示器光源模块以及特殊用途照明系统,并将被扩展至一般照明系统设备.由于LED结温的高低直接影响到LED的出光效率、器件寿命、发光波长和可靠性等,因此如何提高散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术之一.介绍并分析了国内外大功率LED散热封装技术的研究现状,总结了其发展趋势并提出减少内部热沉的热阻可能是今后的发展方向.     

大功率LED灯散热性能研究

在对散热性能对大功率LED灯性能的影响进行分析的基础上,探讨了影响大功率LED灯散热性能的相关因素,并以具体的对象设计了大功率LED灯的结构参数。     

照明用大功率LED散热研究

大功率LED体积小、工作电流大,输入功率中大部分转化为热能,散热是需要解决的关键技术.文章介绍了大功率LED热设计的方法,针对大功率LED的封装结构,建立了热传导模型;对某照明用大功率LED阵列进行了散热设计,通过仿真分析和热评估试验验证了所采用的散热方法和设计的散热器满足LED阵列的散热要求.     

大功率LED封装的散热分析

建立大功率LED的三维封装模型, 利用有限元方法对LED的温度场分布进行模拟计算, 通过改变LED封装的相关参数, 分析得到了键合材料和基板厚度等对LED封装散热的影响, 这一设计方法对优化LED的封装具有一定的指导意义。     

GaN基功率型LED芯片散热性能测试与分析

与正装LED相比,倒装焊芯片技术在功率型LED的散热方面具有潜在的优势.对各种正装和倒装焊功率型LED芯片的表面温度分布进行了直接测试,对其散热性能进行了分析.研究表明,焊接层的材料、焊接接触面的面积和焊接层的质量是制约倒装焊LED芯片散热能力的主要因素;而对于正装LED芯片,由于工艺简单,减少了中间热沉,通过结构的优化,工艺的改进,完全可以达到与倒装焊LED芯片相同的散热能力.     

大功率LED散热技术和热界面材料研究进展

LED结温的升高将造成发光强度降低、发光主波长偏移、寿命降低等不利影响,开发高效、紧凑、低成本、高可靠性的散热技术是LED的重点研究内容之一。总结了目前大功率LED不同类型散热技术的原理及其研究现状,包括自然对流、风冷、液冷、热管和热电制冷等,分析了各种散热技术的优缺点。并介绍了目前LED常用的几种热界面材料,指出碳纳米管是一种非常有潜力的热界面材料。     

集成式大功率LED散热的二次优化方法

研究了集成式大功率LED散热的二次优化设计方法。分析了集成式大功率LED的发热特性和LED路灯的散热要求,建立了散热分析模型。通过对散热器翅片的形状和布局的优化分析,得到一次优化结果。在此基础上,结合实际生产要求,提取凸台半径、凸台高度和拔模角度这三个参数进行了二次优化,得到了有效的优化组合。然后用优化分析结果来指导LED路灯和散热器的设计,并制作样品进行温度实验,结果表明散热器设计满足要求。     

基于热电制冷的大功率LED散热性能分析

提出了一种新型的基于热电制冷的大功率LED热管理方法。这种大功率LED阵列模块采用板上封装技术制造。为了解决散热问题,采用了热电制冷器将LED芯片产生的热量转移到周围的环境中。利用热电偶测量了大功率LED阵列模块在不同工作条件下的温度分布,LED的光学性能则通过光强分布测试仪来测试。结果表明,这种采用热电制冷的大功率LED阵列封装模块能够显著降低器件的工作温度,与不采用热电制冷器相比,基板温度能够降低36％以上,光学性能测量表明LED阵列模块的发光效率达到30．18lm／W。     

应用于大功率LED器件的回路热管散热研究

为解决大功率LED的散热问题,提出一种应用于大功率LED散热的微型回路热管,研究了充液率和倾斜角度对热管冷却大功率LED的启动性能、结温和热阻等特性的影响.研究结果表明:热管的最佳充液率为60％,系统的总热阻为7.5 K/W,此时对应的热管的热阻为1.6 K/W;热管的启动时间约为6.5 min,LED的结点温度被控制在42℃以下,很好地满足了大功率LED的结温稳定性要求.     

基于IWC系统的功率型LED散热研究

针对功率型LED芯片现有散热方案的缺陷,设计了一种“针-网”式离子风散热（Ionic wind cooling,IWC）系统。并通过试验对不同曲率半径、分布密度的针电极结构以及不同电晕放电控制方式下IWC系统作用于功率型LED的散热性能进行了测试。采用红外热像仪测得了离子风对于发热体强化传热作用下的系统温度分布。结果表明：IWC系统的散热效果显著,针电极曲率半径为80 μm、针电极间距为7.5mm时,散热效果最佳;电晕功率为3W时,IWC系统能在较短时间内降低LED芯片引脚温度。     

照明用大功率LED射灯散热建模研究

散热问题是LED灯具成为新一代照明光源亟待解决的关键问题之一。提出一种LED灯具散热建模方法:选用LED射灯作为代表产品进行散热建模研究,采用三维造型软件建立LED灯具产品三维模型,然后导入有限元流体热分析软件(CFD)进行热仿真。研究散热仿真过程中的热阻设置、热量载荷计算和边界条件设定等关键问题,并求解LED射灯的工作温度分布情况;将仿真分析结果与实验室测试数据进行对比分析研究。研究结果表明,运用该方法可以对室内照明LED灯具进行较为准确的散热分析,仿真温度误差在4℃左右,仿真结果对灯具开发设计具有重要参考价值。     

大功率LED典型热沉结构散热性能分析

设计了三种大功率LED照明装置,并对其二次热沉散热进行了散热原理比较、实验性能分析,建立了热阻网络模型,对其进行了结温计算和寿命预测,发现微热管、薄肋片、风扇可以很好地实现散热.利用正交试验法对LED照明装置结温的影响因素进行了模拟分析,发现自然对流条件下,对流换热系数的影响可忽略不计,而需尽量提高导热环节的热导率并结合其散热能力进行功率的控制.为微热管散热技术提供了技术参考,为大功率LED器件的二次热沉散热提供了有效的实现途径.     

功率型LED模组基板横/纵向散热性能研究

为了研究LED模组的散热性能,对其基板的横向和纵向散热性能进行了对比研究。首先建立加快基板横向和纵向散热性能的有限元模型,即在基板上覆盖高导热层和基板内添加高热导率热沉结构。并运用有限元(FEM)分析方法对两种基板的散热效果以及基板和LED芯片温度分布的均匀性进行了对比分析。最后,对于基板上覆盖高导热层的结构,结合实际工艺和散热性能的考虑,进一步优化了高导热层的厚度。     

倒装芯片集成电力电子模块的热设计

将倒装芯片(Flip Chip, FC)技术引入三维集成电力电子模块(Integrated Power Electronic Module,IPEM)的封装,可构建FC-IPEM.在实验室完成了由两只球栅阵列芯片尺寸封装MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM.针对半桥FC-IPEM,建立半桥FC-IPEM的一维热阻模型,分析模块主要的热阻来源.运用FLOTHERM软件进行三维仿真,得到模块温度分布结果,给出优化模块热性能的依据.     

可见光通信感知一体化芯片及关键技术

通信感知一体化是6G关键技术之一。氮化镓量子阱二极管的发射光谱和光探测谱存在重叠区,量子阱二极管光探测器能够吸收具有相同量子阱结构的光发射器件发出的短波长光子,生成光电流。该文基于该物理现象,研制同质集成光发射光接收器件的氮化镓光电子芯片,由于单个量子阱二极管芯片器件自身发光干扰导致感知外界光信号弱,但是收发分离芯片又存在效率低、紧凑性弱、鲁棒性差等问题,将具有相同量子阱结构的量子阱二极管器件制备在同一块芯片上,分别作为发光和接收器件,构建自由空间逆向光通信系统,探索可见光通信感知一体化芯片及关键技术。     

一种新的LED灯具散热技术

散热一直是困扰LED灯具发展的难题,文章揭示一种新的散热技术：在铝基板上钻孔裸露出铝板并镀上金属层,使LED直接焊接在铝基板的铝板上,极大增强了LED灯具的散热能力,提高了LED灯具的寿命。