Étude de l'amélioration des performances de dissipation thermique des LED UV profondes

ZHAO Jianguo ,  

YANG Jianan ,  

XU Ru ,  

LI Jiarui ,  

WANG Shuchang ,  

ZHANG Huiguo ,  

CHANG Jianhua ,  

摘要

Les diodes électroluminescentes à lumière ultraviolette profonde (DUV-LED) peuvent être largement utilisées dans de nombreux domaines tels que la désinfection, les tests biochimiques, la santé médicale et les communications ultraviolettes. Actuellement, l'efficacité de conversion électroluminescente des DUV-LED commerciales est généralement inférieure à 5 %, ce qui entraîne une surchauffe des LED, une augmentation de la température de jonction, provoquant ainsi un décalage vers le rouge de la longueur d'onde de pic, une dégradation lumineuse accrue et une réduction de la durée de vie. Dans un contexte où il est difficile d'améliorer l'efficacité de conversion électroluminescente, il est nécessaire d'améliorer les performances de dissipation thermique du DUV-LED pour réduire sa température de jonction de fonctionnement. La résistance thermique est un paramètre direct reflétant les performances de dissipation thermique des LED, généralement influencée par la surface de transfert thermique, l'épaisseur des matériaux, la conductivité thermique des matériaux, etc. Cet article étudie systématiquement l'effet de la taille de la puce DUV-LED, du remplissage de la couche de brasage, de la pâte thermique et du matériau du substrat sur la résistance thermique des LED, et réalise une étude de simulation sur l'épaisseur de la zone de fixation et de la couche de brasage. Les résultats montrent qu'augmenter la taille de la puce LED, remplir la couche de brasage, appliquer de la pâte thermique entre le substrat et le dissipateur thermique ou remplacer le substrat en aluminium par un substrat en cuivre peuvent réduire la résistance thermique des LED. Pour le DUV-LED commercial de 20 mil×20 mil et de 275 nm, cette étude a réduit la résistance thermique de 22,19 ℃/W à 12,83 ℃/W, et dans un environnement à 25 ℃ avec une puissance électrique de 0,669 W, la température de la puce est passée de 14,69 ℃ à 8,49 ℃. Les résultats de la simulation montrent que la température de jonction de fonctionnement du LED diminue linéairement avec la réduction de l'épaisseur de la zone de fixation ou de la couche de brasage, chaque augmentation de 1 mm d'épaisseur de la zone de fixation augmentant la température de la puce de 44,82 ℃, ce qui permet de réduire la résistance thermique en affinant adéquatement l'épaisseur de la zone de fixation.

关键词

diode électroluminescente ultraviolet profond;performances de dissipation thermique;résistance thermique;température de jonction

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