基于COB封装结构功率LED热仿真研究

摘要

随着科学技术的不断发展进步，人类在照明领域的发展空前繁荣。从上世纪末开始，随着半导体技术日益成熟，LED照明在节能环保、提高照明质量和效率方面表现出了巨大优势，其应用也越来越广泛。LED器件的封装作为半导体照明产业链的中游环节，封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性。好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。本文通过Pro/E和有限元分析软件ANSYS的联合模拟仿真，对市场上比较普遍而且封装技术比较成熟功率LED的SMD和COB两种封装结构进行了热仿真与热分析。主要完成的工作如下:
　　首先，本文是从功率型LED的热特性入手，对轴对称功率型LED封装结构做了深入的调研工作，详细论述了本课题的研究目的与意义以及未来的发展趋势。对热传递、热传导以及热学模型进行了理论阐述。针对功率型LED高度集成密封在不影响封装结构前提下提出采用大电流测试结温方法，为获得准确的实验数据提供支持。
　　其次，伴随功率型LED的新型封装技术不断发展，介绍了SMD和COB两种封装结构。本文分别通过选用SMD封装和COB封装两种常见结构的功率型LED样品作为实例。运用大电流测试结温的方法对LED样品的两种结封装结构进行试验数据采集分析，并与通过ANSYS软件仿真模拟的结果进行对比，以验证通过ANSYS软件建立模型和分析的准确性。
　　最后，本文利用Pro/E和有限元分析软件ANSYS的联合对COB封装结构依据不同传导路径得三种不同的形式进行对比仿真分析，之后通过散热器增长再进行量化分析。伴随着功率型LED产品通过垂直方向上内部热沉数量的减少，其热传导所经过的路径也在减少，对于传导路径经过的地方越少，则对应散热效果就越好;通过将COB-A与COB-B的散热器分别增长原来各自散热器的187.5％和32.5％才可以达到与COB-C接近的散热效果，这样我们通过改变传导路径来改变散热效果，不但成本低廉，更加实用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 封装结构研究状况与发展趋势

1．2．1 国外封装结构研究现状及发展趋势

1．2．2 国内封装结构研究现状及发展趋势

1．3 研究主要内容及安排

第2章 LED热传递原理与热学模型

2．1 热传递原理与基本方式

2．1．1 热传导

2．1．2 热对流

2．1．3 热辐射

2．2 Pro／Engineer与ANSYS联合仿真

2．2．1 Pro／Engineer软件

2．2．2 ANSYS软件

2．2．3 ANSYS与Pro／Engineer连接

2．3 ANSYS的稳态与瞬态热分析原理

2．3．1 稳态热分析

2．3．2 瞬态热分析

2．4 功率型LED的热学模型

2．4．1 单芯片LED的热学模型

2．4．2 多芯片功率型LED的热学模型

2．5 本章小结

第3章 LED封装结构仿真与实测对比分析

3．1 SMD封装结构LED灯具稳态热分析

3．1．1 Pro／Engineer建模

3．1．2 求解

3．1．3 后处理

3．1．4 SMD封装结构稳态热仿真结果分析

3．2 SMD封装结构仿真与实测结果对比分析

3．2．1 大电流法测试结温的方法及原理

3．2．2 SMD封装结构实验测试

3．3 COB封装结构的LED仿真与实测结果对比试验

3．3．1 COB封装结构稳态仿真热分析

3．3．2 COB封装结构实验测试

3．4 本章小结

第4章 COB封装结构LED的热仿真研究

4．1 COB封装技术

4．2 COB封装结构的仿真分析

4．2．1 COB-A的仿真分析

4．2．2 COB-B的仿真分析

4．2．3 COB-C的仿真分析

4．2．4 COB封装结构的三种形式仿真结果对比分析

4．2．5 COB封装结构的三形式仿真结果量化分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢