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第23卷第2期热科学技术Vol.23No.2
2024年4月JournalofThermalScienceandTechnologyApr.2024
文章编号1671-8097(2024)02-0150-11DO:10.13771-8097.023083
远程激发荧光陶瓷型白光LED散热器设计与性能分析
*1,2
郑喜贵·2，王桂录李星灿，谷
朱永刚12，邵晨阳”，马跃龙3.4
（1.郑州科技学院机械工程学院，河南郑州450064；
2.郑州科技学院河南省数字化智能装备工程研究中心，河南郑州450064；
3.河南工业大学机电工程学院，河南郑州450001；
4.嵩山实验室，河南郑州450046）
摘要：作为新型光转换元件，荧光陶瓷是照明技术的关键材料。然而，陶瓷散热问题严重制约了器件的发
展。为此，设计了一种远程激发荧光陶瓷型白光LED用散热器，对LED芯片和陶瓷进行独立散热。通过三
维软件建立散热器的结构模型，并导入模拟软件进行芯片和陶瓷的散热仿真，得到芯片基板和陶瓷的温度分
别为90.71和68.39℃。将风扇移除后，仿真获得的芯片基板和陶瓷的温度分别为105.18和100.71℃。最
后，将散热器的三维模型加工成实物，并将自制YAG：Ce陶瓷与150W等级的蓝光LED封装。通过对白光
LED光热性能测试，获得的显色指数为61.7，相对色温为4867K，基板温度为108.30℃。实验数值与仿真
温度相差约3.00℃，证实了模拟结果的准确性。为远程激发型白光LED散热设计提供了技术参考。
关键词：远程激发模式；散热器设计；YAG：Ce陶瓷；数值模拟；白光LED
中图分类号：文献标识码：A
0引言挑战。
荧光粉末、薄膜、微晶玻璃及荧光陶瓷等不同
白光LED作为新型绿色光源，具有节能环形态的光转换材料迅速发展，不断推动荧光转换
保、效率高、使用寿命长等优势。白光LED的实型照明器件的品质提升。对比分析不同荧光转换
现形式主要是铈掺杂铝石榴石黄色荧光粉末材料处于高功率LED激发下的荧光饱和、荧光稳
（YsAl,O12:Ce3+，YAG：Ce）与硅树脂混合后涂覆定性和物理化学性能等因素，荧光陶瓷凭借其耐
在蓝光LED芯片表面，蓝光与YAG：Ce荧光粉受性、抗热冲击性能和表界面光学多样性设计等
转化的光复合后形成白光1-21。受限于LED芯片方面优势显著，迅速在照明领域展现出极具潜力
的物理极限，其在工作过程中约有70%～80%的的应用前景[10-1。国内众多科研团队掀起了荧光
能量转化为热能，热负载的聚集和冲击导致LED陶瓷（以YAG：Ce为代表）的研究热潮，并取得了
芯片电光转化率下降[3-5]。研究表明，LED芯片显著的成果。特别是在LED驱动下陶瓷的光色
温度每上升10℃，其发光可靠性下降10%[69]光温调控研究上已达世界一流水平[12-4]。然而，
此外，“荧光粉十树脂”形式的光转换材料在长时荧光陶瓷的光热性能测试，多数采用荧光陶瓷和
间高温环境下会出现开裂、碳化等现象，造成白光LED芯片直接贴合的封装方式，没有实施（半）工
LED光色漂移和死灯等失效问题。因此，荧光材业级封装，无法精准获得荧光陶瓷长时间运行下
料和LED芯片散热设计是白光LED面临的严峻的光热性能[15-161。YAG:Ce陶瓷从蓝光向黄光
收稿日期：2023-03-24；修回日期：2024-04-25.
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