微型散热器性能测试装置研制文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

通过阅读相关文献，整理了以下内容：

1. 关于散热对LED寿命的影响

对此问题，大功率LED的光输出随时间的衰减呈指数规律,缺陷的生长和无辐射复合中心的形成,荧光粉量子效率的降低,静电的冲击,电极性能不稳定,以及封装体中各成分之间热膨胀系数失配引起的机械应力都可能导致大功率LED的失效。该文章还指出，由于封装体中各成分之间存在热膨胀系数失配,温度的变化产生机械应力并施加在电极引线和LED芯片上,可能引起电极引线的断裂^[1]。

可见，温度的变化对LED的寿命会造成一定程度的影响，所以应采取必要的措施，使LED散热均匀，防止各成分热膨胀系数失配。

1. 关于如何提高散热器散热性能

具有低热阻、良好散热能力以及低机械应力的新式封装结构是封装体的技术关键。不同的结构和材料都需要解决芯片结到外延层、外延层到封装基板、封装基板到冷却装置这3个环节的散热问题。由这3个环节构成的固态照明光源热传导通道，其中出现任何一个薄弱环节都会使LED光源毁于一旦。结点到周围环境的热传导方式有传导、对流、辐射3种。意即，要想将功率LED的散热性能和可靠性提升到最高，这三个环节都要采用热导系数高的材料^[1]。

除此之外，可对大功率发光二极管的散热路径及其相应的热阻进行分析和计算,利用商业计算流体力学软件对大功率发光二极管进行热流分析及散热优化设计。理论计算结果表明, PN结到环境之间的总热阻为28.67 ℃/W;当LED耗散功率为1W、环境温度为25℃时, 结温为53.67 ℃。模拟结果显示, 在同样工作条件下, 大功率发光二极管的结温为54.85℃, 与理论计算结果相吻合。当散热面积达到一定值时, 散热效果基本不变。因此,从降低产品成本出发,散热器的面积有一限值范围。当散热器的鳍片垂直向左时,空气流体流向上无阻碍,其散热效果最好,结温最低^[3]。

大功率LED的安装方式对散热性能也有影响。当散热器的安装方式为鳍片垂直向左时,空气流体流向上无阻碍,其散热效果最好,结温最低。

除此之外，与正装LED相比，倒装焊芯片技术在功率型LED的散热方面具有潜在的优势。对各种正装和倒装焊功率型LED芯片的表面温度分布进行了直接测试，对其散热性能进行了分析研究表明，焊接层的材料、焊接接触面的面积和焊接层的质量是制约倒装焊LED芯片散热能力的主要因素。而对于正装LED芯片，由于工艺简单，减少了中间热沉，通过结构的优化，工艺的改进，完全可以达到与倒装焊LED芯片相同的散热能力。

1. 关于采用热电制冷的LED介绍

热电制冷是一种有效LED散热方法，它同时应用了塞贝克效应、珀尔帖效应、付立叶效应、焦耳效应和汤姆逊效应。热电制冷器具有固态、节能、体积小的优点，并且易于与LED集成。热电制冷器也是一种半导体器件，其pn结由两种不同的传导材料构成，一种携带正电荷，另一种携带负电荷，当电流通过结点时，两种电荷离开结区，同时带走热量，以达到制冷的目的。在对不同输入电流的LED热电制冷器制冷效果进行比较后，得出结论：热电制冷器能够显著降低LED的工作温度，与不采用热电制冷器相比，基板温度能够降低36%以上，光学性能测量表明LED阵列模块的发光效率达到30.18 lm/W，是一个用于LED 的散热很好的选择^[5]。

[1] 郑代顺，钱可元，罗毅.大功率发光二极管的寿命试验及其失效分析.半导体光电，2005，26(2)：87-91.

[2] 苏达, 王德苗.大功率LED散热封装技术研究的新进展[J].电力电子技术，2007, 41(10)：13-15.