引言

　　与传统光源相比，功率型发光二极管具有使用寿命长、功率低、体积小、无污染、抗力学损伤灯优点。目前，LED发光效率仅能达到10%~20%，其余80%~90%的热量转化为热能，这样将导致芯片内pn结结温的升高。这种由温度引起的热效应将使芯片的发射谱红移，导致芯片粉量子效率降低，影响出光效率;使辐射波长发生变化引起LED色温、色度变化，加速荧光粉及器化的老化。

　　同时，随着温度的升高在器件及芯片内部产生很大的热应力，导致电极与芯片的焊点接触不良，芯片内部出现分层等结果。因此，对功率型LED进行散热研究具有重要的理论和工程价值。要解决LED封装的散热及应力问题，选择合适的基板和散热方式是关键所在。本文对一种典型的功率型LED器件进行了热分析，得出采用不同基板材料的器件中温度场合热应力场的分布，通过比较研究得出AIN材料是较为理想的基板材料的结论。

　　1、功率型LED有限元热学模式

　　功率型LED的内部结构及散热通路如图1所示。

　　散热通路有内通路和外通路，对外热通路的研究设计，传统的方法是加散热片，在本文中不讨论。为降低内通路的热阻，通过ANSYS软件模拟仿真选择高热导率的基板材料，可以达到理想的散热效果。

图1 功率型LED内部结构和散热通道

　　根据传热理论，与热分析相关的材料属性包括：热导率、比热容、焓、对流换热系数、辐射系数，生热密度。建立与LED封装热分析相关的导热微分方程及泊松方程：