led散热技术(上)（已处理）

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1、CompanyLogo目录二一一热传导概念基本原理一热传导概念基本原理二热性能测量设备热性能测量设备三LED散热技术LED散热技术四LED散热模型LED散热模型LED技术基础LED散热仿真五LED散热仿真五六结论CompanyLogo热量传递的三种基本方式热量传递共有三种基本方式热传导HeatConduction热对流HeatConvection热辐射HeatRadiation⒈导热是指一个物体各部分之间或各物体之间存在温差且无相对宏观运动时发生的热量传递现象导热是物质的固有本质无论是气体液体还是固体都具有导热的本领基本规律傅里叶公式仅限于无限大平壁影响因

2、素导热系数温差几何因素导热系数λ是一物性参数其单位为WmK它取决于物质的热力状态如压力温度等热传导示意图大功率LED管芯通过良好的导热材料粘接于基板上基板下面通常会连接良好散热的热沉因此热传导是大功率LED的最主要散热方式常见的散热片⒉热对流与对流换热热对流指流体中温度不同的各部分物质在空间发生宏观相对运动引起的热量传递现象热对流通常不能以独立的方式传递热量它必然伴随着热传导对流换热是流体流过固体壁面且由于其与壁面间存在温差时的热量传递现象它与流体的流动机理密不可分同时由于导热也是物质的固有本质因而对流换热是流体的宏观热运动热对流与流体的微观热运动导热联合

3、作用的结果基本规律牛顿冷却公式或其中A为换热面积必须是流体与壁面间相互接触的与热量传递方向相垂直的面积影响因素流体热物性如导热系数粘度等流体流态和流速温差几何因素等等对流换热的表面传热系数h为一过程量而不像导热系数λ那样是物性参数热对流示意图目前大量使用的白光LED的管芯上面涂布有荧光粉灌封胶透镜等散热能力较差的材料存在他们在空气对流作用下对整体的散热贡献十分有限⒊热辐射当物质微观粒子原子内部的电子受激和振动时将产生交替变化的电场和磁场所发出电磁波向空间传播即为热辐射从物理本质上讲热辐射thermalradiation和其他所有各种辐射一样都是电磁波它们之

4、间的内在区别是导致发射电磁波的激励方式不同而外在表现是发射的波长不一样以及吸收该电磁波之后所引起的效应不同热辐射的特点与导热及对流有着显著的不同之处基本规律黑体辐射的斯蒂藩玻耳兹曼定律它是一个黑体表面向外界发射的辐射热量而不是一个表面与外界之间以辐射方式交换的热量影响因素物体表面辐射力表面状况表面空间相对位置由于大功率LED工作是主要发出的可见光没有红外辐射同时作为半导体产品的工作上限温度在120℃左右而实际上一般在70℃以下工作因此通过辐射所散发的热量对于大功率LED来说是十分微小的四传热过程与传热系数传热过程是热量在被壁面隔开的两种流体之间热量传递的过

5、程基本规律平壁传热过程传热系数K是表征传热过程强弱的物理量既然对流换热表面传热系数h是过程量它常作为传热过程的一个环节因而传热系数也是过程量传热过程广泛存在于各种实际换热装置中在稳态过程中通过每一换热环节所传递的热量都是相等的从原则上讲根据每环节的换热方式均可计算传递的热量但在采用傅里叶定律及牛顿冷却公式计算时式中均含有壁面温度而工程实际中壁温的测量难度比流体温度的测量难度大而在传热方程中只需已知冷热流体的温度三种热量传递方式并不是单独出现在传热过程中三种热量传递方式常常联合起作用五热电类比热阻分析类比方法对各种转移过程的规律进行分析与比较充分揭示出相互之

6、间的类同之处并相互应用各自分析的结论是研究转移过程的一种行之有效方法热电类比热阻分析是传热学常用的研究方法即将电学中的欧姆定律及电学中电阻的串并联理论应用于传热学热量传递现象的研究热路与电路的相似性见下表热量转移与电量转移对应物理量及基本规律的比较热阻平壁传热过程各环节热阻形式及总热阻如下表基本概念和傅里叶定律一导热机理导热是一种与原子分子及自由屯子等微观粒子的无序随机运动相联系的物理过程所有的物质不论固相液相还是气相均具有一定的传导热量的能力尽管数值上相差非常悬殊这说明导热是物质的种固有属性但是应该注意物体发生纯导热时物质内部一定不存在宏观位移气体的导热

7、依靠分子热运动时的相互碰撞介电体非导电体的导热依靠晶格振动金属的导热依靠自由电子的迁移液体的导热迄今为止对液体导热机理的了解仍不算很清楚一般认为液体的导热机理与介电体类似即主要依靠弹性波的传递作用液态金属和电解液是一类特殊的液体它们依靠原于的运动和自力电子迁移来传导热量二基本概念1温度场Temperaturefield指某一瞬时物体内各点的温度分布状态温度是标量温度场是时间和空间的函数也是标量场在直角坐标系中在柱坐标系中在球坐标系中根据温度场表达式可分析出导热过程是几维稳态或非稳态的现象温度场是几维的稳态的或非稳态的例如表示导热过程是二维稳态的导热现象温度

8、仅在xy方向发生变化但不随时间变化表示导热过程是一维非稳态的导热现