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大功率LED散热的改进办法剖析

来源:http://lrbqc.cn 责任编辑:环亚ag88手机版 更新日期:2018-09-22 10:07

  大功率LED散热的改进办法剖析

  1 、导言

   现在,跟着LED向着大功率方向开展,许多功率型LED的驱动电流到达70 mA、100 mA乃至1 A,电流增大尽管可以进步LED的亮度、功率,可是这将会引起芯片内部热量集合,导致发光波长漂移、出光功率下降、荧光粉加速老化以及运用寿命缩短等一系列问题。业界现已对大功率LED的散热问题作出了许多的尽力:经过对芯片外延结构优化规划,运用外表粗化技能等进步芯片表里量子功率,削减无辐射复合发生的晶格振动,从根本上削减散热组件负荷;经过优化封装结构、资料,挑选以铝基为主的金属芯印刷电路板(MCPCB),运用陶瓷、复合金属基板等办法,加速热量从外延层向散热基板发出。大都厂家还主张在高性能要求场合中运用散热片,依托强对流散热等办法促进大功率LED散热毛利下降 艾比森中期净利预降35%-45%,尽管如此,单个LED产品现在也仅处于1~10 W级的水平,散热才能仍亟待进步。相当多的研讨将精力集中于寻觅高热导率热沉与封装资料,但是当LED功率到达10 W以上时,这种重视遇到了相当大的阻力。即便施加了风冷强对流办法,献身了本钱优势,也未能取得令人满意的改变。

   评论在现有结构、LED封装及热沉资料热导率等要素改变关于其最大功率的影响,寻觅影响LED散热的关键要素。研讨办法为有限元热剖析法.该办法已有试验验证了LED有限元模型与其实在器材之间的不同,证明其在差错答应范围内是精确可行的。

   2 、树立模型

   2.1 有限元热剖析理论

  三维直角坐标系中的瞬态温度场场变量T(x,y,z,t)满意:

  

  

式中:T/x,T/y,T/z为沿x,y,z方向的温度梯度;λxx,λyy,λzz为热导率;q0为单位体积的热生成;ρc是密度与比热容的乘积:dT /dt为温度随时刻的改变率。

  

  

式中:Vx,Vy,Vz为前言传导速率。关于稳态热剖析而言,T/t=0,式(1)可化简为:

  

  

根据式(3)、边界条件与初始条件,运用迭代法或许消去法求解,得出热剖析成果。

2.2 几许模型的树立

图1为根据常见1 w大功率LED尺度树立并简化、海鸥翼封装铝热沉的大功率LED图形,底座接在MCPCB铝基板上。首要数据:芯片尺度为1 mm×1 mm×O.25 mm,透镜为直径是13 mm的半球。硅衬底为边长17 mm,高0.25 mm的正六棱柱,MCPCB为直径20 mm,高1.75 mm的六角星形铝质基板。

  

  

2.3 有限元模型的树立

模型选用ANSYSl0.0核算,为便利剖析,假定模型:

LED输入功率为1 W,光功率取10%;封装体外部的各组件(包含MCPCB、陶瓷封装、热沉的外部)经过与空气的对流散热;器材与外界的热对流系数为20。作业环境温度为 25℃;器材满意运用ANSYS软件进行稳态有限元热剖析的条件;最大结温挑选为125℃。各种资料的参数如表1所示。

  

表1 LED模型中各资料的参数值

  

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