上篇 LED热设计基础 3
第1章 引言 3
1.1 LED技术的发展 3
1.2 LED的失效 6
1.2.1 机械失效 7
1.2.2 腐蚀失效 8
1.2.3 电气失效 9
1.2.4 光学失效 9
1.3 热设计的重要性 10
1.4 热设计流程 10
第2章 传热学基础 13
2.1 热与能量 13
2.2 能量传递与传热 14
2.3 基本定律 15
2.3.1 热力学第一定律 15
2.3.2 质量固定的传热 16
2.3.3 体积固定的传热 17
2.4 传热机理 19
2.4.1 热传导 19
2.4.2 热对流 24
2.4.3 热辐射 27
2.5 热阻网络热设计 29
2.5.1 热阻的概念 29
2.5.2 扩散热阻 31
2.5.3 接触热阻及热界面材料 33
2.5.4 热阻网络 35
2.5.5 常用散热器 38
2.6 计算机模拟热设计简介 48
2.7 几种先进的冷却技术 50
2.7.1 相变散热与热管 50
2.7.2 液体冷却与器件 51
2.7.3 热电冷却与器件 52
2.7.4 电流体流动散热 54
第3章 LED芯片与热性能 57
3.1 LED基本原理 57
3.1.1 双异质结结构LED原理 58
3.1.2 量子阱结构LED原理 60
3.2 芯片 62
3.2.1 LED衬底材料与芯片结构 62
3.2.2 功率型LED芯片 63
3.3 LED芯片热特性 68
3.3.1 结温与热阻 68
3.3.2 光通量与温度的关系 69
3.3.3 辐射波长、色温与温度的关系 70
3.3.4 正向电压与温度的关系 70
3.3.5 寿命与温度的关系 71
第4章 LED封装与热设计 73
4.1 封装的层级 73
4.2 LED的封装 74
4.2.1 LED封装的作用 74
4.2.2 设计的基本要素 75
4.2.3 封装的基本材料及原理 76
4.2.4 LED封装基本工艺流程 85
4.2.5 封装的基本设备 86
4.2.6 封装的基本结构 92
4.2.7 减小封装热阻的基本方法 93
4.2.8 LED芯片焊接及新型粘接技术 94
4.2.9 芯片焊接质量的评估 102
4.2.10 芯片固晶的可靠性 105
4.3 功率型LED封装 106
4.3.1 Luxeon系列LED的封装结构 106
4.3.2 Golden Dragon系列LED的封装结构 107
4.3.3 XLAMP系列LED的封装结构 107
4.3.4 多芯片LED光源模组封装 108
4.4 LED芯片级封装 111
4.4.1 芯片级封装LED器件 111
4.4.2 集成封装倒装LED光源模组 113
4.4.3 高压倒装LED光源模组 113
4.5 封装中的热设计 115
4.5.1 热设计的分级 115
4.5.2 LED器件的典型散热通道 116
4.5.3 封装中的热设计方法 117
第5章 LED光源组件与灯具热设计 124
5.1 LED照明组件与灯具的定义 124
5.1.1 LED照明模组 124
5.1.2 LED照明光源 125
5.1.3 LED灯具 125
5.2 典型LED灯具 130
5.2.1 LED射灯 130
5.2.2 LED球泡灯 132
5.2.3 LED灯管 133
5.2.4 LED筒灯 134
5.2.5 LED路灯 135
5.3 LED灯具热设计基础 136
5.3.1 LED灯具设计简述 136
5.3.2 热设计目标和原则 144
5.3.3 热设计流程 144
5.3.4 典型散热器材料与结构 145
5.3.5 热沉热阻分析 147
5.4 LED灯具热设计实例 147
5.4.1 使用翅片散热器的大功率LED路灯光源组件 147
5.4.2 灯丝型LED球泡灯 150
5.4.3 地铁用LED灯管 154
5.4.4 LED投光灯 156
5.4.5 球泡灯照明模组的辐射散热 160
中篇 LED热特性测试方法及测试平台 165
第6章 LED器件的瞬态热测试方法 165
6.1 LED器件瞬态热测试的步骤 165
6.1.1 LED器件温度敏感参数的测量和校准 165
6.1.2 LED器件的瞬态热测试 167
6.1.3 结构函数的理论基础 173
6.1.4 LED器件的电、光、热联合测试平台的实现 189
6.2 结构函数的应用和案例分析 193
6.3 对LED整灯进行瞬态热测试的测试案例 199
第7章 LED器件瞬态热测试的实际操作 205
7.1 瞬态热测试需要的准备工作 205
7.1.1 T3Ster系统的安装和接线 205
7.1.2 被测LED器件的安装与连线 210
7.2 LED器件的瞬态热测试 211
7.2.1 LED器件温度敏感参数的测量和校准 211
7.2.2 LED器件的瞬态热测试 225
7.2.3 瞬态热测试结果的分析 227
7.2.4 使用瞬态双界面法获得被测LED器件的结壳热阻 242
7.2.5 RC Compact Model的生成 245
下篇 LED热设计仿真工具原理与应用 251
第8章 LED热仿真分析软件介绍 251
8.1 热仿真分析软件的背景及原理 251
8.2 FIoEFD特点和优势 252
8.3 FIoEFD工程应用背景 256
8.4 FIoEFD软件安装 257
8.4.1 FIoEFD 15.0软件程序安装 257
8.4.2 许可证管理器的安装 262
8.4.3 FIoEFD 15.0单机版或网络浮动版服务器许可证的安装 265
8.4.4 FIoEFD 15.0网络浮动版客户端许可证获取 270
8.5 热仿真软件使用流程 271
8.6 FIoEFD软件LED模块 271
8.6.1 介绍 271
8.6.2 仿真功能 271
8.6.3 简化模型 272
8.6.4 LED数据库 273
8.7 热仿真软件的价值 276
第9章 LED组件热特性仿真分析 277
9.1 LED组件热特性仿真分析介绍 277
9.2 LED组件热特性仿真 277
9.2.1 建立模型 277
9.2.2 求解域调整 282
9.2.3 参数设置 283
9.2.4 网格设置 287
9.2.5 求解计算 287
9.2.6 仿真结果分析 287
第10章 LED灯具热仿真分析 293
10.1 LED灯具热仿真分析几何模型 293
10.2 LED灯具热仿真分析步骤 293
10.2.1 建立模型 293
10.2.2 求解域调整 298
10.2.3 参数设置 298
10.2.4 网格设置 305
10.2.5 求解计算 306
10.2.6 仿真结果分析 306
第11章 LED射灯热仿真分析 310
11.1 LED射灯热仿真分析介绍 310
11.2 LED射灯热仿真分析步骤 311
11.2.1 建立模型 311
11.2.2 求解域调整 315
11.2.3 参数设置 316
11.2.4 网格设置 325
11.2.5 求解计算 326
11.2.6 仿真结果分析 326
11.2.7 优化设计 331
参考文献 336
附录A 软件术语中英文对照 338
附录B T3Ster系统介绍 339
B.1 T3Ster系统概述 339
B.2 实时测量系统 340
B.3 T3Ster系统的测试主机T3Ster Mainsys介绍 341
B.4 T3Ster系统的T3Ster Booster介绍 344
B.5 LV版本T3Ster Booster介绍 348
B.6 T3Ster系统Thermostat干式恒温槽介绍 350
B.7 T3Ster系统其余主要配件介绍 351
B.8 TeraLED光学测试设备以及与之配合使用的积分球 354
附录C 空气在1atm（101.33 kPa）下的物理性质 357
附录D 饱和水/水蒸气的性质 358