深紫外LED散热性能的改善研究OA北大核心CSTPCD

深紫外发光二极管(DUV-LED)可广泛应用在杀菌消毒、生化检测、医疗健康和紫外通信等诸多领域。目前商用DUV-LED的电光转换效率通常不足5%,从而使LED发热严重、结温升高,进而导致LED出现峰值波长红移、光衰加剧、寿命缩短等一系列问题。在电光转换效率难以提高的背景下,提升DUV-LED的散热性能以降低其工作结温是十分必要的。热阻是反映LED散热性能的直接参数,其通常受导热面积、材料厚度、材料热导率等因素影响。本文系统研究了DUV-LED的芯片尺寸、焊接层填隙、导热硅脂和基板材质等因素对LED热阻的影响,并对固晶区和焊接层的厚度进行了仿真研究。研究结果表明,增大LED芯片尺寸、对焊接层进行填隙、基板与热沉间涂覆导热硅脂或者将Al基板更换为Cu基板等可以减小LED的热阻。针对商用20 mil×20 mil的275 nm DUV-LED,本研究将其热阻从22.19℃/W降低至12.83℃/W,在25℃环境下,电功率为0.669 W时芯片升温从14.69℃降低至8.49℃。仿真结果表明,LED工作结温随着固晶区或焊接层厚度的减小而线性降低,其中固晶区厚度每增加1 mm,芯片升温将提高44.82℃,因此可以通过适当减薄固晶区厚度来实现热阻的降低。