大功率LED灯具主动散热装置研究

摘要

LED 具有节能、环保、寿命长、响应时间极短等一系列优于传统照明光源的特性。
　　 不论从原理还是实际应用来讲，LED灯都将会是灯具发展的终极形式，并且将会发展到所有功率，所有色彩都能实现。白光LED 光源在近年来已经开始逐步取代白炽灯、荧光灯和节能灯.除了普通照明领域，LED在手机、笔记本背光源等领域也发展迅猛。
　　 目前大功率LED 灯具进入市场面临的技术难点主要包括光取出效率，器件散热和成本问题，本文主要就散热问题进行了研究。
　　 首先介绍了半导体照明的突出性能优势，分析了LED 光源在国内外的发展现状和市场应用前景，以及其广泛应用所需要解决的一些关键技术问题。
　　 然后分析了LED芯片结构和发光原理，研究了白光实现技术及涂胶工艺，并针对不同的芯片材料与衬底技术，分别提出了几种增加光取出效率的芯片结构。
　　 接着建立了大功率LED 灯具的散热热阻模型并分析，得出降低LED芯片结温的关键为降低LED 封装热阻。初步研究了一种室温低热阻键合工艺，能显著降低器件的封装热阻和降低热应力，用于芯片与热沉的键合实验表明其热阻能减小10倍以上。
　　 最后针对大功率电子器件的散热需求，设计制作了一种无管道散热器。对完成装配的散热器进行散热效果测试，包括不同散热功率，不同电机功率，不同冷却介质的对比实验,得出电机转速、冷却介质对冷却效果都有影响。通过实验发现，本装置虽然具有较好的散热效果，但是其热扩散系数较小，平衡时间较长，这是它的一个弊端。