高红外发射率材料的制备及其在LED的散热中的应用
随着LED技术的发展，散热已经成为其发展过程中不可忽略的问题之一，特别是大功率LED，散热效果的好坏能直接影响到LED的光效、显色性和使用寿命等性能参数。通常对LED散热途径的研究主要集中在热传导和热对流两个方面，而实际上热辐射在LED的散热途径中也有着一定的作用，合理的利用辐射散热方式能较好的提高LED的散热效果。本文从LED辐射散热出发，制备并研究了高发射率红外辐射材料，并探索材料在LED散热中的应用。 (1)以MnO2、Cr2O3为主原料，通过掺杂不同含量的NiO，研究以Mn1.5Cr1.5O4为主晶相的红外辐射材料。研究发现:体系中随着Ni2+离子含量的增加，样品的红外发射率逐渐变大，当体系中NiO含量为30％时，样品红外发射率达到较大值，8～14μm波段的平均发射率达0.937;3-5μm发射率明显提高，从0.383提高到0.737;此时继续增加NiO含量，样品发射率变化不大。 (2)以MnO2、 Cr2O3为主原料，通过掺杂不同含量的CuO，研究Cu2+离子对以Mn1.5Cr1.5O4为主晶相材料结构和红外辐射性能的影响。结果表明:体系中随着Cu2+离子含量的增加，样品的红外发射率不断增大，当体系中CuO含量为30％时，材料的红外发射率达到最大值，此时1～22μm，8～14μm和3～5μm波段的平均辐射率分别为0.946，0.937和0.929;并且Cu2+离子以占据着四面体位置而存在于晶体中的。 (3)采用高温固相法，在弱还原气氛下合成了Eu离子掺杂的Sr2CaMoO6高发射率红外辐射材料。Sr2CaMoO6多作为LED荧光粉而被广泛研究，但研究发现该样品有着较高的红外发射率。研究结果表明:体系中随着Eu离子含量的增加，样品的XRD、红外光谱、拉曼光谱和红外发射率都发生变化，且Eu离子在双钙钛矿结构中是以取代Sr2+格位而存在于晶格中的;当体系中Eu含量为5％时，样品红外发射率达到最大值，此时，3-5μm，8～14μm和1-22μm波段的平均发射率分别为0.886，0.936和0.915。 (4)铝合金由于其密度小，可塑性大等优点，被广泛的作为散热器材料而用于各种电子产品中。通过阳极氧化工艺，研究阳极氧化对6063铝合金红外辐射性能的影响。通过改变阳极氧化工艺参数，研究样品表面形貌对于红外辐射特性的影响，当阳极氧化工艺为氧化时间80min，硫酸浓度200g/L，电流密度2.1A/dm2时，样品的红外发射率最大。 (5)将阳极氧化后的铝合金样品用导热胶粘接在LED铝基板上，记录LED正常工作后管脚的温度，测试样品材料对LED散热性能的影响。发现经阳极氧化处理后的样品对于LED管脚有着2.3～4.1℃不等的温降，且发射率高的样品其降温效果较为明显，说明应用高发射率红外辐射材料能有效提高散热器的散热性能。
高红外发射率材料;制备工艺;大功率LED;散热性能;阳极氧化
广东工业大学
硕士
电子科学与技术
赵韦人
2014
中文
TN312.8;TB34
63
2014-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）