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| LED(Light Emitting Diode)作为一种优秀的半导体光电器件,以其体积小、耗电量低、使用寿命长、环保等优点,有望在未来的10～20年内成为新一代理想的固态节能照明光源。随着LED向高光强、高功率发展,其散热问题日渐突出,严重影响了LED的光输出特性和器件的寿命,已成为大功率LED封装必须解决的关键问题。本文针对LED的散热问题,选择研究了可应用于大功率LED的导热硅脂。在阐述硅脂的导热机理和表面活性剂作用的基础上,制备了硬脂酸表面处理的Al、AlN导热硅脂、不同填料的导热硅脂(包括石墨、SiC、Cu、Al、Al)、不同粒径的导热硅脂以及二元混合填充导热硅脂;分析了硬脂酸处理、填充比例、填料类型、粒径大小等因素对单组份硅脂以及主填充填料、增强填料对二元混合填充导热硅脂热导率的影响;并将所制备的导热硅脂用于1W、3W、5W LED灯珠和8W LED路灯,考察了其散热性能;最后,应用COMSOL Multiphysic多物理场仿真软件对LED温度场进行了初步模拟。论文取得的主要研究结果如下:①硬脂酸表面处理适用于Al、AlN硅脂填料,能在填料表面形成一层有机包覆层,有利于提高导热硅脂热导率;而此表面处理技术不适于石墨、SiC、Cu等微粒。②要制备热导率较高的导热硅脂,填料填充比例应控制在0.55-0.60;填充比例在0.60时,经过硬脂酸处理的Al导热硅脂热导率最高,为6.44W/(m?K);填充比例为0.55时,经过硬脂酸处理的AlN导热硅脂达到3.80W/(m?K);③不同粒径的Al导热硅脂热导率与粒径的关系表明:填料粒径对热导率影响较大,当粒径为20μm时,热导率最高;④二元混合导热硅脂中,以Ag微粒作为第二填料制备的导热硅脂具有较高热导率。Ag/AlN混充时,热导率最高,为5.49 W/(m?K),同时,纳米粒子由于粒径太小,增加了填料与基底之间热阻,不适于制备导热硅脂。⑤将制备的导热硅脂用于1W、3W、5W LED灯珠和8W LED路灯,实际散热结果表明:所制备的导热硅脂散热效果优于市购导热硅脂和导热胶片。⑥COMSOL Multiphysic仿真软件对LED温度场的模拟结果与实验所测得结温、基板温度基本符合,表明多物理场模拟可应用于LED热学模拟中。 |
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