本科毕业设计--基于ansys大功率led器件的封装结构优化设计说明书.doc

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1、编号：毕业设计说明书题目：大功率LED器件的封装结构优化设计题目类型：¨理论研究¨实验研究¨工程设计þ工程技术研究¨软件开发摘要本文以某大功率LED为背景，在查阅国内外大量文献的基础上，经过对各种参数化建模和优化技术方法的探索和研究，提出了直接在有限元平台上利用APDL语言进行其温度场和应力场分析的基础上，对该LED结构参数优化设计。本文中，针对一种功率半导体器件——大功率LED照明灯具的封装与组件进行散热设计，通过有限元模型，分析其在工作状态时的稳态温度场分布，发现LED封装整体的温度梯度比较大，而封装陶瓷基板和热沉

2、基座是阻碍器件散热的主要部分。为此，提出几种LED的优化方案，并进行了简单分析。本文的优化设计可从三个方面对所选用的LED进行封装结构优化设计：第一种情况：优化目标为芯片温度，约束条件为各尺寸的范围，在第7次达到优化。由最佳优化系列可以看出，芯片的最高温度已降至56.399℃，比优化前降低了将近20%。第二种情况：优化目标为结构重量。对结构重量优化时，约束条件为各尺寸的范围，状态变量取芯片温度。经过13次后收敛，在第10次时最优，重量值为8.1873g；第三种情况：优化目标为VonMises应力，当优化目标为封装应力时

3、，约束条件取各尺寸范围，状态变量分别为芯片温度和结构重量，在达到最优时，最大应力为50.052MPa，降幅达11.3%。关键词：大功率LED；散热；有限元模拟；ANSYS；结构优化AbstractThemethodof3DParametric-modelingbyAPDLlanguageispointedoutforsomeLEDinthispaper.Thisworkisbasedonalotofreferencesandmanytheoriesaboutparametricmodeling,andstructura

4、loptimization.Furthermore,thestructuraloptimizationfortheLEDisfinishedafteraseriesofworkincludingtheanalysisofthetemperaturegradientandthestressgradient.Inthispaper,thethermalanalysisofpackageproductsinahigh-powerwhiteLEDlightfittingwasinvestigatedinthispaper.Ac

5、cordingtotheFEMcalculation,thestatictemperaturefieldintheworkingprocesswasanalyzed.ThetemperaturegradientintheLEDpackagestructurewasfound.Ceramicsubstrateandheat-sinkbasewereconsideredasthemainparttoblockheatdissipation.Therefore,severaloptimizationdesignsofLEDw

6、ereputforward,andtheirsimulationresultswereanalyzedsimply.TheoptimizationofthisarticlecanbechosenfromthethreeaspectsoftheLEDpackagestructureforoptimaldesign.Thefirstkindofcircumstances:theobjectivefunctionwaschiptemperature,andconstraintconditionwaseachsizerange

7、.Therewastheoptimizationintheseventhtime.Fromthebestseries,itcanbeseenthatthehighesttemperatureofchiphasfallento56.399degreesCelsiusthanbefore,andoptimizednearly20%lower.Thesecondkindofcircumstances:theobjectivefunctionwasweightofstructure.Whenoptimizingweightof

8、structure,constraintconditionwasalsoeachsizeandthechiptemperaturewastakenstatevariables.After13times,itachievedtoconvergence.Therewastheoptimalinthefirst10times,weigh