大功率led模塊應用

大功率LED大規(guī)模應用必須解決可靠性問題，高溫是影響LED可靠性的一個關鍵性問題。評價LED熱可靠性的一個常用指標是LED的結(jié)溫。但由于LED芯片封裝在內(nèi)部，利用傳統(tǒng)的溫度測量方法對結(jié)溫進行直接測量是相當困難的。隨著技術的發(fā)展和應用的需要，研究者們提出了幾種測量LED模塊結(jié)溫的方法[1~4]，如光譜法、電阻溫度系數(shù)法等，通過測量LED模塊發(fā)光波長或LED模塊兩端的電壓來間接計算出LED模塊的結(jié)溫，測量步驟繁瑣，甚至需要較為精密和昂貴的實驗設備。

與實驗相比，數(shù)值模擬方法由于其良好的靈活性和便捷性，被廣泛用來分析LED模塊的溫度場。LED模塊使用的散熱翅片尺寸一般為分米量級，較小的翅片也有厘米量級。而LED模塊的尺寸則非常小，特別是LED芯片的尺寸更加微小，其厚度一般僅為幾十個微米。LED模塊與散熱器如此大的幾何尺寸差別給溫度場的模擬仿真造成了極大的困難:為了充分顯示LED模塊內(nèi)部的溫度場，必須采用較小的仿真單元尺寸，但這造成了單元數(shù)目的極大增加。即使在LED芯片與散熱翅片之間采用過渡單元，也很難將總的單元數(shù)目降低下來。對于一般的計算機配置，模擬仿真所采用單元總數(shù)過多會造成計算量迅速增加，明顯降低求解速度，甚至不可求解。為了解決這個問題，一般采用的方法有兩種:(1)忽略LED模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而將整個LED模塊簡化為一個面熱源施加在散熱器對應的位置，評價散熱器冷卻效果時較多采用這種方法[5];(2)如果要分析LED模塊內(nèi)的溫度場，在建立仿真模型時，可忽略散熱器，在LED模塊相應位置施加等效對流換熱邊界條件，這種方法被較多研究者所采用[6~8]。上述兩種方法各有利弊:方法一模型簡單，可以大致獲得LED模塊的平均溫度，但是由于沒有考慮LED模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，無法獲得內(nèi)部的溫度場分布，也無法進行準確的結(jié)溫估計;方法二可獲得LED模塊內(nèi)部的溫度場分布，但邊界條件的確定較為困難，特別是難以得到準確的等效換熱系數(shù)。

該方法可以作為LED結(jié)溫分析的一種有效的工程方法。模擬得到了實驗無法得到的信息: 99.4%的熱流量通過LED模塊傳導至散熱翅片。因此，LED模塊溫度場分析可忽略硅膠、PC透鏡層及模塑料層的影響。模擬還表明:降低銀漿層熱阻是降低LED封裝熱阻的一個重要手段。

通過對LED實物模塊的分析，建立了數(shù)值仿真模型，建模過程中為減小模型尺寸、降低建模和計算復雜度，對真實模型進行了合理的簡化:

1)建模過程中略去了翅片散熱器，代之以在LED模塊熱沉底部施加等效換熱系數(shù);

2)考慮到對稱因素，只建立了LED模塊的1/4模型;

3)建模過程中忽略了一些對溫度場影響非常弱的微小尺寸結(jié)構(gòu)，如圓角等;

4)LED芯片產(chǎn)生的絕大部分熱量通過銅熱沉傳導至外部翅片散熱器，通過鍵合金線傳導的熱量極少;而且鍵合金線的直徑非常細小，建模過程中會產(chǎn)生極多的過渡單元，大大加重計算機求解量，嚴重影響計算速度。故在建模過程中忽略了鍵合金線對熱量傳遞的影響，即未建立鍵合金線模型。

模擬結(jié)果同時還表明:

1)99.4%的熱流量通過LED模塊的熱沉傳導至翅片散熱器，減少該散熱通道上的熱阻，將明顯改善LED模塊的散熱效果，降低結(jié)溫;銀漿層占該散熱通道總導熱熱阻的很大一部分，降低銀漿層的熱阻是提高整個模塊散熱能力的關鍵;

2) LED模塊頂部為硅膠和PC透鏡層，側(cè)邊為模塑料，這幾部分散失的熱流量僅為LED芯片總生熱量的0.6%。與熱沉相比，熱量基本不通過它們散失。因此在建立熱仿真模型時，可以忽略硅膠、PC透鏡層及模塑料，這樣可減少模型復雜度，加快計算速度。

1、高性能計算機CPU,包括高性能CPU、聲卡、顯卡等IC;

2、大功率電源IGBT模塊;

3、大功率LED模塊等。

該燈具采用第四代綠色光源，大功率LED模塊組件作為光源。經(jīng)過專門設計制造的新一代綠色環(huán)保型燈具。該燈具有安全、節(jié)電、壽命長、無污染、維護方便等優(yōu)點.

該燈具用于有瓦斯或煤塵爆炸危險的煤礦井下，在移動式設備上作照明使用。

D:燈具 G:隔爆 Y:移動式設備用 20:功率 20W 127(24):電壓 L:LED燈

a.環(huán)境溫度不大于45度、不小于–20度。

b.海拔高度不超過1000米。

c.空氣相對濕度為95%(25度時)。

d.使用場所無腐蝕氣體。