金刚石/铜复合材料对大功率LED性能影响的数值分析

解决大功率发光二极管(Light Emitting Diode,LED)的散热问题是提高LED封装可靠性的重要环节,其突破点就是对芯片热沉和基架材料及封装结构的设计.本文采用有限元方法研究了热沉材料及散热结构对大功率LED散热性能的影响.结果表明,当大功率LED具有相同的水冷散热结构、不同的热沉材料时,其温度场分布的趋势一致,都是芯片处的温度处于最高,随着与芯片距离的增加温度逐渐降低,水冷部分处于最低.与采用铜热沉的大功率LED相比,采用金刚石/铜复合材料热沉的大功率LED的芯片结温更低,芯片功率为5W和20W时芯片结温的降低率分别为9％和120,因此,金刚石/铜复合材料对降低大功率LED芯片结温的效果比较明显,且LED的芯片输入功率越大,金刚石/铜复合材料热沉对LED散热起到的作用越大.当大功率LED具有相同的金刚石/铜复合材料热沉、不同的散热结构时,水冷散热结构的散热效果要远远高于鳍片散热结构.     

大功率LED器件散热技术与散热材料研究进展

随着LED(light emitting diode)器件功率的增大,造成结温升高并导致LED器件可靠性和使用寿命明显降低。因此开发高效、低成本,且可靠性高的散热技术与散热材料已成为大功率LED器件研发领域的一个重要研究方向。从LED芯片结构设计、辅助散热装置及封装散热材料的设计与选用这3个方面对大功率LED器件的散热技术与散热材料研究进展进行了综述。     

基于有限元的大功率LED灯具散热分析

本文通过对某功率型LED散热模组建立热阻理论模型,并利用大型有限元仿真软件ANSYS对其进行仿真热分析,得出了其热稳态及瞬态的温度场分布。结果表明:在薄插片式LED散热器设计中,采用热管结构可以大幅降低散热片近端与远端之间的热阻,从而充分发挥翅片式散热器散热面积大的优点,有效地降低功率型LED芯片模块在使用时的结温,增加系统的可靠性。     

环氧复合材料粘接层对LED灯结温的影响

采用自制的环氧树脂复合材料作为LED中的粘接材料,利用有限元软件COMSOL模拟讨论LED中粘接层厚度和导热系数对结温的影响,并给出了在粘接层材料的影响下LED灯中的温度分布。B4C的加入使得环氧复合材料(粘接层)热导率大幅度提高,模拟结果表明结温会随粘接层厚度的增加而升高,随着粘接层热导率的增加呈现先快速降低而后缓慢降低的趋势,并给出最佳的厚度和复合材料配比。     

功率型LED瞬态温度场及热应力分布的研究

针对功率型LED器件的热特性,以热应力理论为依据,采用有限元软件ANSYS进行热应力计算,得到了Lumileds的1 W LED瞬态温度场和应力场分布云图,基板顶面平行于X轴路径上的热应力,应变及剪应力的分布曲线.模拟结果表明最大应力集中在键合层边角处;轴向最大位移在透镜与热沉接触边缘;最大剪应力集中在键合层的边角区域...     

嵌埋陶瓷基板散热的热阻问题分析

基于热电分离式设计理念,首先将表面经金属化处理且具备高导热率的AlN陶瓷片局部嵌入导热率较低的FR4材料中,利用压合工艺将二者复合制备成用于LED散热管理的嵌埋陶瓷基板;然后借助SMT工艺将LED灯珠与上述散热基板组装成LED模组;最后利用结温测试仪以及恒温控制系统对不同AlN尺寸及不同功率LED的上述模组进行了结温测试,并依据结温测试结果对上述嵌埋陶瓷基板的散热能力进行了对比研究。结果表明,当LED功率一定时,随着AlN陶瓷片尺寸不断加大,嵌埋陶瓷的扩散热阻及一维热阻均随之减小,从而致使基板总热阻呈现出下降趋势,LED的结温也因此而随之降低。而随着LED功率不断增加,嵌埋同一尺寸AlN陶瓷片的散热基板因一维热阻保持不变,扩散热阻不断增加,从而导致基板的总热阻也不断增加。     

大功率器件及材料的热特性表征技术研究进展

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体高功率密度的发展受限于自身热积累效应引起器件结温升高问题,严重导致器件性能和可靠性的下降。因此,器件的热管理已成为大功率器件研发和应用领域的一个重要研究方向,而器件本身及其材料的热特性表征贯穿于功率器件散热技术开发的整个过程,是评估和指导热管理研发的重要途径。为此,综述了国内外正在开展的器件芯片级热特性表征技术研究进展,系统分析了器件结温、外延薄膜热导率、界面热阻等热性能表征技术的优势及局限性,并阐述了这些热性能表征技术对芯片级热管理开发提供的技术指导及其面临的技术挑战。     

基于FLOEFD的散热器翅片间距仿真设计

新一代大功率白光LED光源具有很多优点,如节能、环保、寿命长等,但大功率LED的散热也是一个至关重要的问题。如果LED散热问题解决不好,LED灯具工作一段时间后就会输出光功率减小,芯片加速老化,工作寿命缩短。文章从LED散热问题着手,详细介绍了目前广泛商用的大功率LED器件结构及导热途径、所用散热片的特点,以及LED所用的散热片设计和模拟方法。     

金刚石芯LED中衬底及外延材料的研究进展

金刚石作为自然界中热导性最好的材料,在半导体行业的应用越来越广泛。随着LED行业的不断发展,金刚石芯LED也崭露头角。综述了自20世纪50年代以来,金刚石材料作为衬底和外延材料在半导体光电子领域的研究进展。主要从两个方面展开论述:金刚石作为衬底外延GaN的研究进展;以及金刚石本身作为外延材料制备成p-n结、p-i-n结、异质结等半导体器件的研究进展。这些研究充分体现了金刚石材料应用在LED产品中的可行性和优越性,以及应用在大功率LED芯片中的巨大潜力。     

碳化硅半导体技术及产业发展现状

<正>碳化硅半导体(这里指4H-Si C)是新一代宽禁带半导体,它具有热导率高(比硅高3倍)、与Ga N晶格失配小(4%)等优势,非常适合用作新一代发光二极管(LED)衬底材料[1]、大功率电力电子材料[2]。采用碳化硅作衬底的LED器件亮度更高、能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小,且在大功率LED方面具有非常大的优势。此外,碳化硅除了用作LED衬底,它还可以制造高耐压、大功率电力电子器件如肖特基二极     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

可燃气体检测报警器测量结果的不确定度评定

本文详细介绍了可燃气体检测报警器示值误差测量结果的不确定度评定方法。     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。     

心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定

本文介绍了心电图机电压测量示值误差测量值的不确定度评定与表示方法。     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.