大功率LED散熱用導熱硅橡膠的制備與性能研究.pdf

1、LED((LightEmittingDiode))作為一種優(yōu)良的光電器件,具有體積小、功耗低、壽命長、環(huán)保等優(yōu)點,預計在未來的10~20年內將成為新一代理想的通用照明光源。隨著LED向高光強、高功率發(fā)展,其散熱問題日漸突出,嚴重影響了LED的光輸出特性和器件的壽命,已成為大功率LED封裝必需解決的關鍵問題。
　　本文針對LED的散熱問題,選擇研究了可應用于大功率LED的導熱硅橡膠。在闡述硅橡膠的硫化機理和導熱機理的基礎上,制備了K

2、H-550(硅烷偶聯(lián)劑)表面處理的Al2O3、AlN導熱硅橡膠、不同填料(氧化鋁、銅、氮化鋁、石墨、鋁)的導熱硅橡膠、不同粒徑的導熱硅橡膠以及二元混合填充導熱硅橡膠;分析了填料表面處理、填料種類、不同量補強劑、填料填充量、填料粒徑大小等因素對單組份硅橡膠以及主填充填料、增強填料對二元混合填充導熱硅橡膠熱導率的影響;并將所制備的導熱硅橡膠用于1W、3W、5WLED燈珠;最后,應用COMSOLMultiphysic多物理場仿真軟件對LED溫

3、度場進行了初步模擬。
　　論文的主要研究結果如下:
　?、俳涍^表面處理的導熱填料制備的導熱硅橡膠導熱率總體高于未經表面處理的;同時,適量的氣相法白炭黑補強劑有利于增強硅橡膠活性,提高硅橡膠的導熱性能。
　?、诓煌瑢犷w粒制備的硅橡膠導熱率不同,熱導率λAl>λAlN>λC>λCu>λAl2O3,Al導熱硅橡膠導熱率最高,達到0.52W/(m?K),Al2O3導熱硅橡膠最低為0.36W/(m?K)。
　?、弁N導熱

4、填料下,隨導熱填料填充量的增大,硅橡膠熱導率增加。相同填料用量下,AlN填充硅橡膠的導熱性能比Al2O3的好。
　?、蹵l填充導熱硅橡膠熱導率與Al顆粒粒徑的關系表明:填料粒徑對熱導率的影響較大,當Al粒徑為50μm時,熱導率最高為0.70W/(m?K);
　?、菀訟l(50μm)顆粒為主,添加不同粒徑(1、8、20、74μm)Al制備的二元混合導熱硅橡膠中,發(fā)現(xiàn):隨第二填充Al顆粒粒徑增大,熱導率減小;同一粒徑(20μm)

5、的Al和Cu作為第二填充顆粒時,熱導率變化不大。
　　⑥將制備的導熱硅橡膠用于1W、3W、5WLED燈珠,實際散熱結果表明:自制AlN填充制備的導熱硅橡膠封裝的LED結溫比市購深圳市鴻富誠散熱墊片封裝的LED結溫稍高,兩者結溫溫差最小為2.3℃;但當LED功率較高(>5W)時,兩者結溫相差很小,說明:制備的導熱硅橡膠更適合應用于5W以上大功率LED。
　?、逤OMSOLMultiphysic仿真軟件對LED溫度場的模擬結果與