基于AlN隔熱板的LED模塊有效散熱和幾何優(yōu)化

由于常規(guī)芯片上板（COB）的散熱性受介電層導(dǎo)熱性非常低的LED模塊限制，因此提出了一個(gè)使用氮化鋁（AlN）代替COB絕緣層來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的散熱。通過(guò)采用響應(yīng)曲面法（RSM）對(duì)絕緣層絕緣板模型的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。在一維和傳播熱阻方面對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響進(jìn)行了分析。在AlN優(yōu)化模式下，溫度和總熱阻值比常規(guī)的銅基板COB模塊分別低了24.1%和55.2%。15W熱輸入時(shí)AlN優(yōu)化模型比傳統(tǒng)的COB模塊發(fā)光效率提高13.9%。

在LED模塊中，提出了一種使用AlN的增強(qiáng)模型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電氣絕緣和有效的散熱。在增強(qiáng)模式下，應(yīng)用于LED芯片和散熱器之間的AlN絕緣板代替?zhèn)鹘y(tǒng)COB模塊之間的介電層。AlN增強(qiáng)模型采用響應(yīng)曲面法對(duì)配置進(jìn)行了優(yōu)化。在AlN增強(qiáng)模型中，AlN絕緣板和基板的厚度是達(dá)到有效散熱的重要參數(shù)，通過(guò)減小AlN絕緣板和基板的厚度增加熱擴(kuò)散。隨著AlN絕緣板厚度降低，一維熱阻降低。優(yōu)化后的AlN增強(qiáng)模型的總熱阻比銅基板低55.2%，高于AlN基板14.4%；在15W熱輸入優(yōu)化模型中，發(fā)光效率比銅基板高13.9%，但比AlN基板低1.4%。

刊名：Applied Thermal Engineering（英）

刊期：2015年第76期

作者：Min Woo Jeong et al

編譯：王亮