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1、毕业综合实践报告题 目: LED封装与热设计 类 型： 研究类 专 业: _ 机电系 班 级: _ _ _学生姓名: _ 指导教师: _ _完成时间: I摘 要自LED从发展到今，LED制造工艺取得了很大的进步及开发很多新材料，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性的发展，同时大功率LED也取得了很大的发展成就，LED在实际应用中的优势伴随着使用范围的扩大而出现的不足和技术上的问题也亟待解决，LED因其体积小、安全可靠、耗电量低、使用寿命长、环保等优点，成为第四代光源指日可待。但是由于其光电转化率较低，大部分电能实际转化成了热量，所以如何提高其散热能力是LED急需解决的关键技术。而封装的设计直接
2、影响到LED的散热，所以LED封装是热设计重中之重。关键词：LED 封装 热设计II目录一 引言.11.1 LED发展史及其发展前景.21.1.1 LED发展史.21.1.2 LED发展前景.21.2 LED工作原理及其特性.31.2.1 LED的工作原理 .31.2.2 LED的特性 .4第一章小结.4二 LED 封装.52.1 LED封装.5第二章小结.6三 LED热设计基础.63.1 LED照明热的产生.63.2 LED结温及其对LED的影响.6 3.3 LED热阻.83.3.1 热阻对LED的影响.8 3.3.2 减少热阻的方法.93.4 LED散热的基本方法 .9 3.4.1传导.9
3、 3.4.2对流.10 3.4.3辐射.113.5 常用的加快散热方法 .11第三章小结.13四 大功率LED散热设计.13 4.1 大功率LED散热.144.2 大功率LED散热计算.144.3 大功率LED散热设计.154.4 大功率LED关键技术.174.5 大功率LED的发展趋势.18第四章小结.19五 总结和展望.20六 致谢.21七 后记.22参考文献 .23IV一 引言自1879 年爱迪生发明白炽灯，照明发展到今共经历了三次革命，被称为“第四代光源”的LED，是21世纪发展最快的高科技产品之一，LED因其体积小、安全可靠、耗电量低、使用寿命长、环保，与当代的节能环保相响应，得到了
4、政府的大力支持，随着我国绿色照明工程的组织实施，促进了LED照明技术的创新和发展，使得LED在照明领域得以广泛应用，未来的照明将会以LED为主流。LED作为一种半导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命，通常可达到十万小时。如用LED替代传统的汽车用灯，那么它的寿命将远大于汽车本体的寿命，具有终身不用修理与更换的特点；LED是一种低压工作器件，因此在同等亮度下，耗电最小，可大量降低能耗。随着今后工艺和材料的发展，将具有更高的发光效率。体积小，重量轻、耐抗击：这是半导体固体器件的固有特点，所以LED可制作各类清晰精致的显示器件；用LED制作的光源不存在诸如水银、铅等环境污染物，不会污染
5、环境。因此人们将LED光源称为“绿色”光源。由于LED在其工作过程中只有15%25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED温度升高。在大功率LED应用中，散热技术是关键技术，它不仅影响LED的发光亮度，而且也直接影响LED构成系统的可靠性和寿命。本文通过对LED结构、发光原理及特性、LED封装、热设计的基础理论、散热方式等一系列的方面进行分析，对LED的设计进行一系列的优化，使LED在生产以及应用中能够更实用。1.1 LED发展史及其发展前景1.1.1 LED发展史自1879 年爱迪生发明白炽灯，照明发展到今共经历了三次革命，被称为“第四代光源”的LED，是21世纪发展最快的高
6、科技产品之一，LED因其体积小、安全可靠、耗电量低、使用寿命长、环保，与当代的节能环保相响应，得到了政府的大力支持，随着我国绿色照明工程的组织实施，促进了LED照明技术的创新和发展，使得LED在照明领域得以广泛应用，未来的照明将会以LED为主流。LED作为一种半导体固体发光器件，较之其他发光器具有更长的工作寿命，通常可达到十万小时。如用LED替代传统的汽车用灯，那么它的寿命将远大于汽车本体的寿命，具有终身不用修理与更换的特点；LED是一种低压工作器件，因此在同等亮度下，耗电最小，可大量降低能耗。随着今后工艺和材料的发展，将具有更高的发光效率。体积小，重量轻、耐抗击：这是半导体固体器件的固有特点
7、，所以LED可制作各类清晰精致的显示器件；用LED制作的光源不存在诸如水银、铅等环境污染物，不会污染环境。因此人们将LED光源称为“绿色”光源。由于LED在其工作过程中只有15%25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED温度升高。在大功率LED应用中，散热技术是关键技术，它不仅影响LED的发光亮度，而且也直接影响LED构成系统的可靠性和寿命。本文通过对LED结构、发光原理及特性、LED封装、热设计的基础理论、散热方式等一系列的方面进行分析，对LED的设计进行一系列的优化，使LED在生产以及应用中能够更实用。1.1.2 LED发展前景同一光效情况下，白炽灯可见光效率仅为10%-
8、20%，由于LED的光谱全部集中于可见光频率，所以效率可以达到50%以上，而成本也下降了90%，这些优势使LED市场得到蓬勃发展。目前LED已广泛应用在大面积图文全彩显示、状态指示、标志照明、信号显示、液晶显示器的背光、汽车组合尾灯及车内照明等方面。LED被誉为21世纪新光源，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。LED应用领域也逐渐壮大：1、LED显示屏的应用市场。我国LED显示屏市场起步较早，出现了一批具有很强实力的LED显示屏生产厂商。凭借着独特优势，LED全彩显示屏广泛应用在银行、证券交易所、医院、体育场馆、市政广场、车站、机场等场所。在LED需求量上，LED显示
9、屏仅次于LED指示灯名列第二。2、背光源市场。LED早已应用在以手机为主的小尺寸液晶面板背光源中，手机产量的持续增长带动了背光源市场的快速发展，特别是彩屏手机的出现更是推动了白光LED市场的快速发展。3、车灯市场。汽车应用市场还处于未发展阶段，市场规模也在不断扩大。LED作为车灯主要得益于低功耗、长寿命和响应速度快的特点。凭借着汽车产业的巨大产能，LED车灯市场有着巨大的发展潜力。4、室内装饰灯市场。室内装饰灯市场是LED的另一新兴市场。5、景观照明市场。目前LED已越来越多的应用到景观照明市场中，北京、上海等地已建成一批LED景观照明工程，这些工程在装饰街道的同时还将起到示范作用，将会使LED景观照明从一级城市快速向二级、三级城市扩展。6、通用照明市场。对于LED进入通用照明市场，功率型的白光LED除面临着发展效益低、散热不好、成本过高等问题外，还面临光学、结构与电控等技术的整合以及LED照明产品通用标准的制定问题，解决这些问题还需要一定的时间。1.2 LED工作原理及其特性1.2.1 LED工作原理发光二极管是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是P
