交流發(fā)光二極管熱特性研究.pdf

1、交流發(fā)光二極管由于可直接在交流驅(qū)動下工作,有望替代目前傳統(tǒng)的直流LED,近年來受到了較大的關(guān)注。但是隨著驅(qū)動信號的改變,它的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)特性也相應(yīng)發(fā)生了改變,本文利用有限體積法建立了AC-LED的熱學(xué)模型,對其熱學(xué)特性進行了分析以及模擬了器件各模塊的材料對散熱效果的影響,研究的內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　 1.簡略介紹了LED的發(fā)展歷史和AC-LED的發(fā)展背景,說明了研究AC-LED的重要性。
　　 2.從半導(dǎo)體

2、材料的發(fā)光特性出發(fā)分析了交流發(fā)光二極管的發(fā)光原理,并介紹了它的微晶粒的幾種排列組合方式以及應(yīng)用技術(shù),對幾個主要特征參數(shù)作了簡單的說明,實驗測試并分析了結(jié)溫對器件工作的影響。
　　 3.構(gòu)建了1W白光AC-LED樣品的熱學(xué)模型并驗證了模擬仿真的準(zhǔn)確性。對AC-LED在交變耗散功率驅(qū)動下瞬態(tài)特性曲線的分析,發(fā)現(xiàn)器件的結(jié)溫會隨著時間按照一定頻率周期性上下振蕩,其平均結(jié)溫隨著環(huán)境溫度的增大而線性上升,但振蕩幅度卻幾乎不變。分別改變輸入平

3、均功率以及交變信號頻率的情況下模擬分析了器件達到穩(wěn)態(tài)時平均結(jié)溫和上下振蕩幅度的變化,結(jié)果表明平均結(jié)溫和振蕩幅度隨著平均功率的升高而線性增大,隨著頻率的升高器件的平均結(jié)溫和溫度振蕩幅度都呈降低趨勢,并且頻率比較小時降低幅度大。其熱阻隨頻率的增大而減小,振蕩幅度隨平均結(jié)溫的增大而線性上升。最后比對了功率函數(shù)和芯片溫升曲線,發(fā)現(xiàn)芯片溫升與驅(qū)動功率有著相同的頻率。
　　 4.對AC-LED的襯底、熱沉以及基板的多種材料對結(jié)溫的影響進行了

4、模擬分析。對不同襯底材料的模擬分析中發(fā)現(xiàn)用SiC襯底代替Al2O3襯底比用Si代替Al2O3襯底散熱效果更好,但不是很明顯。模擬了更多不同襯底材料對散熱效果的影響并獲得不同熱傳導(dǎo)系數(shù)對結(jié)溫的影響曲線,曲線表明隨著襯底熱傳導(dǎo)系數(shù)的增大,AC-LED的結(jié)溫迅速減小,當(dāng)熱傳導(dǎo)系數(shù)超過200W/m·℃以后,結(jié)溫基本不變。依據(jù)相同的方法對內(nèi)部熱沉材料和基板材料進行了模擬分析,不管任何功率下兩種模塊中使用鋁材料和銅材料對AC-LED的散熱效果相差很