大功率LED燈珠與散熱器直焊結(jié)構(gòu)散熱效果分析

led(發(fā)光二極管)作為第四代照明光源,因其環(huán)保、體積小、壽命長等優(yōu)點,在各類實際應(yīng)用中,已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)光源.但是它的光電轉(zhuǎn)換效率很低,致使大部分能量轉(zhuǎn)變成了熱能,如果這些熱量無法及時散去,則會使led結(jié)溫大幅增高,影響其各方面性能及壽命.為了提高led的散熱能力,常將led配合散熱器一起使用.基于此,對大功率led常用的自然對流、熱管、液體冷卻和強制對流散熱器的結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用范圍進行了分析與介紹.

大功率led的結(jié)點溫度過高會降低其發(fā)光效率和可靠性,并縮短使用壽命,這也是限制led光源大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸。為了解決大功率led芯片的散熱問題,本文提出了一種熱管與空氣強制對流相結(jié)合,并采用蜂窩板作為蓄熱結(jié)構(gòu)的熱管散熱裝置,建立了三維模型,采用cfd軟件對其進行了數(shù)值計算,主要研究了熱功率、散熱片間距和風(fēng)壓對散熱器性能的影響。模擬結(jié)果表明該散熱器能有效地降低大功率led結(jié)點溫度,結(jié)點溫度隨輸入功率成線性變化,得出了散熱片合理的間距,通過綜合考慮散熱、風(fēng)機功耗、穩(wěn)定性等因素,確定風(fēng)壓的值。

隨著建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會理念的不斷深化,作為城市發(fā)展中重要的基礎(chǔ)設(shè)施——道路照明,存在能耗高、浪費大等諸多問題。為此,許多城市選擇安裝具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命等突出優(yōu)勢的半導(dǎo)體照明(led)路燈。但由于目前l(fā)ed芯片的光電轉(zhuǎn)換效率還較低,消耗電能中約80%轉(zhuǎn)換為熱能,若不能迅速散發(fā)這一部分熱能,將會導(dǎo)致led芯片的結(jié)溫升高,最終降低led路燈的使用壽命。因此,改善大功率led路燈的散熱問題是攻克大功率led路燈的關(guān)鍵。為此從led路燈產(chǎn)品的經(jīng)濟性以及可靠性角度出發(fā),綜合考慮影響散熱器散熱效果的多個因素來設(shè)計led路燈散熱器。并通過cfd軟件fluent進行模型的散熱計算分析,驗證了設(shè)計的led路燈散熱器具有良好的散熱性能。

大功率led路燈散熱分析與設(shè)計 摘要：新興的大功率led以其高效、節(jié)能、長壽命、綠色環(huán)保等顯著特點， 成為21世紀(jì)全球最熱門、最矚目的新光源。led的散熱問題是攻克大功率照明 燈具的關(guān)鍵，在大功率ｌｅｄ的性能和路燈設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)中，散熱設(shè)計是非常 重要的環(huán)節(jié)，散熱設(shè)計的好壞將直接關(guān)系到ｌｅｄ路燈的實際應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：大功率led；路燈；散熱；設(shè)計 abstract:thenewhighpowerledtoitshighefficiency,energysaving,thelong life,thegreenenvironmentalprotection,andothercharacteristics,becomingthe world’smostpopular,themostoutstandingnewl

河南理工大學(xué) 2011年工程訓(xùn)練創(chuàng)新大賽設(shè)計方案申報書 項目名稱：大功率led液冷散熱器 負(fù)責(zé)人（簽字）：王程 成員（簽字）：王程、韓相元、魏德超、徐慶慶 申報日期：2011年5月15日 工程訓(xùn)練中心制 2011年4月 項目名稱大功率led液冷散熱器 研究團隊 姓名性別專業(yè)班級分工手機號碼/郵箱 王程男熱能08-4 設(shè)計、計算、 實驗 18749775790 徐慶慶女熱能08-2計算、實驗15518502336 魏德超男機制09-9實驗15239172051 韓相元男熱能08-2計算15514776696 指導(dǎo)教師王華 目的意義 現(xiàn)狀：led是一種高效能的固態(tài)光源，它具有可靠性高、 壽命長、發(fā)光效率高、啟動時間短、無

led芯片結(jié)溫的高低直接影響其出光效率、工作壽命和可靠性。一旦其功率增加到上百瓦或更高,散熱效果即成為制約其性能的瓶頸。針對大功率高密度led工作時產(chǎn)生的巨大而集中的熱量,世界各國一直在加緊探索新的散熱解決方案,但均未超越傳統(tǒng)的空冷、水冷、相變冷卻及固態(tài)冷卻范疇。正因如此,國內(nèi)外市場上少有成型的大功率led產(chǎn)品問世。

隨著led芯片輸出功率的不斷提高,對大功率led燈具的散熱分析與設(shè)計已成為led燈具封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文利用有限元方法對led燈具的溫度場分布進行了模擬計算。計算結(jié)果表明15wled筒燈溫度場分布與實驗結(jié)果吻合,在此基礎(chǔ)上進一步分析了pcb導(dǎo)熱率、導(dǎo)熱膠導(dǎo)熱率和芯片位置等因素對led燈具散熱效果的影響,分析結(jié)論為后期led燈具散熱優(yōu)化設(shè)計提供了重要的參考依據(jù)。

近年來隨著大功率高亮度led芯片的研制成功及其發(fā)光效率的不斷提高,越來越多的大功率led開始進入照明領(lǐng)域。隨著led芯片輸出功率的不斷提高,對大功率led燈具散熱技術(shù)也提出了更高的要求。本文以led高端特種照明應(yīng)用為導(dǎo)向,對大功率led燈具進行了熱仿真,使讀者可對led燈具的熱場分布有直觀明確地了解。通過模擬仿真分析,縮短了分析計算時間,提高了優(yōu)化設(shè)計能力,使產(chǎn)品能夠快速地進入市場。

根據(jù)溫度恒定時輸入熱量與輸出熱量相等的原理,設(shè)計搭建了大功率led熱沉散熱功率測試平臺,對散熱面積相等但翅片間距不等的兩種直翅片式熱沉進行了測試,并根據(jù)前期模擬結(jié)果對根部開孔方法強化散熱的手段進行了實驗對比。結(jié)果表明:翅片間距對翅片散熱有明顯影響,在翅片散熱面積相等的條件下,一定范圍內(nèi)散熱功率隨翅片間距減少而減少。其原因在于,翅片間距減少時,翅片根部的空氣停滯區(qū)增加,減少了熱沉的有效散熱面積,從而減少了熱沉的散熱功率。在翅片根部開孔可有效提高熱沉的散熱功率,最高可提高9.8%~16.68%。

針對大功率led路燈的熱管散熱器散熱性能進行了實驗和數(shù)值研究。首先,利用紅外測溫技術(shù),對120w大功率led路燈燈殼及熱管散熱器表面溫度進行了測量,測試結(jié)果表明,熱管散熱器溫度分布較均勻,平均溫度在38℃左右;熱管散熱技術(shù)是大功率led路燈散熱問題的有效解決辦法。其次,建立相應(yīng)的三維數(shù)學(xué)模型并求得數(shù)值解,數(shù)值解與實驗結(jié)果符合較好,證明數(shù)學(xué)模型的正確性。最后根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,討論了優(yōu)化熱管散熱器散熱性能的思路及方法。

led作為第4代照明光源,以其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢而逐漸地用于照明和信號燈具中,但led對芯片的工作溫度要求很高,為保證led的正常使用,必須提高led的散熱能力。文章以200wled路燈為模型,提出了一種新型的翅片散熱器,應(yīng)用ansys并結(jié)合正交設(shè)計法對散熱器進行了溫度場的模擬。通過分析翅片厚度、翅片間距、翅片外輪廓半徑、基板厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對散熱器溫度場的影響,得到了最優(yōu)的參數(shù)組合,使led的溫度滿足要求,并且使散熱器的質(zhì)量較輕。

led作為新一代綠色光源,正在被廣泛的應(yīng)用于照明行業(yè)。對于led燈具來說,正常工作的前提是要具備良好的散熱能力。利用cae并結(jié)合正交分析法模擬分析了集成式大功率led路燈散熱器結(jié)構(gòu)。通過分析翅片的高度、厚度、個數(shù)以及基板的長度、厚度、寬度等六個參數(shù)對其溫度場的影響,得出較優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合,使led工作溫度降低到要求溫度以下,并使散熱器的質(zhì)量較輕。

大功率led燈散熱性能研究 【摘要】在對散熱性能對大功率led燈性能的影響進行分析的基礎(chǔ)上，探 討了影響大功率led燈散熱性能的相關(guān)因素，并以具體的對象設(shè)計了大功率 led燈的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 【關(guān)鍵詞】大功率；led；散熱 1.引言 led燈具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)快等諸多優(yōu)點，被當(dāng)作是白 熾燈、高壓氣體燈以及熒光燈之后的第四代高性能光源。當(dāng)前，led芯片的電 —光轉(zhuǎn)換率為10%-20%，其中依然有80%～90%的電能被轉(zhuǎn)化成熱能。而led 燈主要靠芯片外圍的封裝外殼進行散熱，難以保持led燈需要的低溫環(huán)境，嚴(yán) 重的制約了led燈，尤其是大功率led燈的高效率工作。因此，分析其散熱性 能，提出高效的散熱措施就顯得尤為重要。 2.散熱性能對大功率led燈的影響 led燈的發(fā)光機理是依靠電子在能量帶之間間躍釋放能量而產(chǎn)生光，其光 譜中不含有紅

對一種大功率led路燈的散熱結(jié)構(gòu)建立數(shù)值模型,采用cfd軟件對其進行熱分析,得到其穩(wěn)態(tài)的溫度場分布。并對散熱結(jié)構(gòu)中影響散熱的各個因素如:熱管數(shù)目、銅熱沉尺寸、粘結(jié)層厚度和環(huán)境溫度等進行了分析。結(jié)果表明,熱管數(shù)目、環(huán)境溫度和粘結(jié)層厚度對照明燈具中l(wèi)ed芯片的溫度分布有著重要的影響,銅熱沉尺寸對芯片溫度分布影響很小,根據(jù)分析結(jié)果對所建立的模型進行優(yōu)化,在經(jīng)濟和效果之間達(dá)到較好的平衡,獲得了較好的優(yōu)化效果。

基于目前的半導(dǎo)體制造技術(shù),led輸入功率中只有大約15%的能量轉(zhuǎn)化為光能,其它的則轉(zhuǎn)化熱能,如果led散熱問題解決不好,輸出光功率減小,加速芯片蛻化,壽命縮短,不能突顯燈具的優(yōu)勢。文章在某轎車現(xiàn)有前照燈組合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,制作了led汽車前照燈樣燈。介紹了熱管散熱器的導(dǎo)熱和散熱方式,仿真和測試結(jié)果表明散熱效果較好,指出熱管散熱器存在一定的局限性,散熱方式應(yīng)該向智能散熱方向發(fā)展。

大功率led體積小、工作電流大,輸入功率中大部分轉(zhuǎn)化為熱能,散熱是需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。文章介紹了大功率led熱設(shè)計的方法,針對大功率led的封裝結(jié)構(gòu),建立了熱傳導(dǎo)模型。對某船用大功率led燈具進行了散熱設(shè)計,通過仿真分析和熱評估試驗驗證了所采用的散熱方法和設(shè)計的散熱器滿足led燈具的散熱要求。

新興的大功率led光源,具備使用壽命長、光輸出定向性高、顯色性優(yōu)等特性,因此在道路照明中將會逐步得到應(yīng)用。在決定大功率led的性能和路燈設(shè)計的幾個關(guān)鍵技術(shù)中,散熱設(shè)計是非常重要的一環(huán),散熱設(shè)計的好壞將直接關(guān)系到led路燈的實際應(yīng)用能否成功。文章主要從大功率led的熱特性著手,通過分析大功率led的散熱設(shè)計流程及常見的散熱方式,總結(jié)出了大功率led路燈的熱設(shè)計理論計算方法,為大功率led路燈的熱設(shè)計提供了參考。

采用cfd軟件對常規(guī)型大功率led路燈散熱器建立了三維數(shù)值模型,在大空間中進行了耦合數(shù)值傳熱計算,并用實驗驗證了數(shù)值計算的可靠性。研究了自然對流散熱過程中散熱器的溫度場和周圍擾流空氣的速度矢量場分布。針對散熱器散熱過程中,擾流空氣不能進入散熱器肋片中間讓肋片充分發(fā)揮自然對流冷卻效果,提出了一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過數(shù)值計算得到了較理想的結(jié)構(gòu)。在同等功率下散熱器基板底面最高溫度比原模型低了5℃,肋片平均換熱系數(shù)提高了17.6%,顯著提高了大功率led路燈散熱器的散熱能力。

對一種新型平板熱管散熱器冷卻大功率led芯片陣列進行實驗研究。在自然對流冷卻條件下,分析了平板熱管散熱器的啟動特性、均溫特性以及通電電流、傾角對其傳熱性能的影響。利用熱電轉(zhuǎn)換方法得到led芯片的結(jié)溫變化。實驗結(jié)果表明:平板熱管散熱器的總熱阻在0.3053～0.3425℃/w間,且散熱器整體溫度分布均勻合理,具有很強的散熱能力;led結(jié)溫在47.9～59.0℃間,遠(yuǎn)低于110℃。

五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 畢業(yè)論文任務(wù)書 院系 應(yīng)用物理與 材料學(xué)院 專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)學(xué)號ap1022141姓名張南生 1、畢業(yè)論文題目：大功率led散熱性能的研究 2、畢業(yè)論文任務(wù)及要求： 畢業(yè)論文任務(wù)： 完成大功率led散熱器對其性能的影響課題研究 畢業(yè)論文要求： （1）完成大功率led散熱器對其性能的影響文獻(xiàn)調(diào)研； （2）完成大功率led散熱器種類及結(jié)構(gòu)分析； （3）完成大功率led散熱器散熱性能分析； （4）完成大功率led散熱器散熱對led老化時間及發(fā)光特性的影響； 3、畢業(yè)論文應(yīng)完成的項目內(nèi)容： （1）完成文獻(xiàn)調(diào)研； （2）完成大功率led散熱器性能的影響因素分析； （3）完成畢業(yè)論文。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 主要參考文獻(xiàn)資料： 1史光國，半導(dǎo)體發(fā)光二極管及固體照明，科學(xué)出版社，2007:15-50 2張雪粉，大功率le

基于熱電制冷的大功率led散熱性能分析——文章提出了一種新型的基于熱電制冷的大功率led熱管理方法。這種大功率led陣列模塊采用板上封裝技術(shù)制造。為了解決散熱問題，采用了熱電制冷器將led芯片產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到周圍的環(huán)境中。利用熱電偶測量了大功率led陣列模...

散熱是制約大功率led照明燈推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文通過對led照明燈散熱的影響因素及設(shè)計要素的分析,研制了4種不同散熱結(jié)構(gòu)的大功率led照明燈,并且做了溫度測試和有限元數(shù)值模擬分析。結(jié)果表明,led結(jié)溫受散熱片和基板的連接方式、散熱片和電源的排布以及散熱的總表面積等因素影響。