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铜基板在COB LED中优势更显著?仿真研究揭示其潜在价值

2025-05-21 36

针对多芯片COB封装LED的温度场仿真研究,以下是分点总结与解析:

温度影响:LED的性能及寿命与工作温度紧密相关,在COB封装中,由于多芯片密集排布,致使基板温度分布不均匀,局部过热情况可能出现。

材料对比:铝基板和铜基板的导热性存在差异(铜导热系数约为400 W/m·K,铝约为200 W/m·K),这成为研究的关键所在。

ANSYS建模:构建三维热仿真模型,对热源(LED芯片功率)、材料属性以及边界条件(环境温度、对流散热等)进行设定。

实验验证:借助热电偶或红外热像仪测量实际温度,将其与仿真结果对比,以此验证模型的可靠性,保证模拟的准确性。

表面分布:

芯片集中区:温度梯度较大,这是因为热源集中,热量需要向边缘扩散。

边缘区:温度相对均匀,得益于边缘良好的散热条件。

厚度方向:铜基板因具有高导热性,在厚度方向上的温度梯度更小,整体热阻更低。

整体温度:由于铜基板的导热性更高,其整体温度低于铝基板。

均匀性:铜基板在芯片集中区的温度梯度更小,分布更为均匀,降低了热点出现的风险。

潜在优势:铜基板或许能够提升LED光效的稳定性(减少因温度变化导致的波长偏移)。

权衡因素:虽然铜基板的散热性能较好,但成本更高、重量更大,需要依据应用场景来做出选择。

未提及因素:

热应力:材料热膨胀系数不同可能会对长期可靠性产生影响。

涂层影响:基板绝缘层的导热性能未被讨论,在实际中可能会引入额外的热阻。

仿真细节:需要明确热源设置(如单芯片功率)、基板尺寸/厚度以及界面热阻处理。

动态条件:分析不同环境温度、功率负载下的温度响应,能够增强研究的实用性。

扩展分析:进行热应力模拟、多物理场耦合(如光电热)分析,可为设计提供更全面的指导。

结论

在多芯片COB LED中,铜基板展现出更优的散热性能和温度均匀性,为高功率LED设计提供了重要参考。未来的研究需要结合更多实际因素(如成本、安装条件)进行综合优化,从而实现高效可靠的热管理解决方案。


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