led热设计及仿真应用new

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1、产品与工程仿真实验室LED热设计及CAE仿真应用2011-4-201产品与工程仿真实验室电子产品热设计的要求及方法；影响LED散热的基本因素；LED自然冷却设计与仿真；肋片散热器、热管散热器设计；LED路灯热设计实例；CAE仿真在LED热管理系统中的应用实例；大功率LED封装散热技术及国外专利分析传热学发展简介产品与工程仿真实验室•18世纪30年代，传热学在工业革命的大背景下发展成长起来。导热和对流两种基本热传导方式早为人们所认识，第三种热量传递方式则是在1903年发现了红外线才确

2、认的，它就是热辐射方式。•三种方式的基本理论的确立经历了各自独特的历程。传热学发展简介产品与工程仿真实验室热传导•两个著名实验：1798年伦福特(B.T.Rumford)钻炮筒大量发热实验；1799年戴维(H.Davy)两块冰块摩擦生热化为水的实验。•1804年毕渥根据实验提出，每单位时间通过单位面积的导热量正比例于两侧表面的温差，反比例与壁厚，比例系数是材料的物理性质。•1822年傅里叶在实验的基础上重视数学工具的运用，发表了著名“热的解析理论”，奠定了导热理论的基础。传热学发展简介产品与工程

3、仿真实验室对流换热•对流换热理论的基础是流体流动理论•1823年纳维(M.Navier)提出的适用于不可压缩流体的流动方程，1845年斯托克斯(G.G.Stokes)对此进行了改进，从而完成了描述流体流动的纳维—斯托克斯方程。•1880年雷诺(O.Reynolds)提出了对流动有决定性影响的无量纲物理量群，即雷诺数。•1909年和1915年努塞尔(W.Nusselt)对强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件进行量纲分析获得了有关无量纲数之间的原则关系，有力地促进了对流换热研究的发展。传热学发

4、展简介产品与工程仿真实验室热辐射•1889年卢默(O.Lummer)等人测得了黑体辐射光谱能量分布的实验数据•19世纪末斯忒藩(J.Stefan)根据实验确立了黑体辐射力正比于它的绝对温度的四次方的规律，后来在理论上被波尔兹曼(L.Boltzmann)所证实。•1900年普朗克(M.Planck)提出了著名的能量子假说，揭示了黑体辐射能量光谱分布的规律。直到1905年爱因斯坦(A.Einstein)的光量子研究得到公认后，普朗克公式才被科学家认同。传热学发展简介产品与工程仿真实验室数值传热学•随

5、着计算机的迅速发展，用数值方法对传热问题的分析研究取得了重大进展，在20世纪70年代已经形成一个新兴分支——数值传热学。•随着科技的发展，传热学已经发展成为一门理论体系初具和发展充满活力的基础学科。能源技术、环境技术、材料科学、微电子技术、空间技术等新兴科学技术的发展，向传热学提出了新的课题和挑战。热设计基本要求产品与工程仿真实验室随着电子产品的功能不断提升，体积不断缩小，经常工作在高温封闭的恶劣环境中，电子产品的散热问题日益突出。跟据相关资料，由于散热问题导致的电子产品失效占到了55%。电子元

6、件的故障发生率是随工作温度的提高而呈指数关系增长的，研究资料表明：单个半导体元件的温度每升高10℃，寿命减少一半。8热设计基本要求产品与工程仿真实验室热设计应满足设备可靠性的要求大多数电子元器件过早失效的主要原因是由于过应力（即电、热或机械应力）。电应力和热应力之间存在紧密的内在联系，减小电应力（降额）会使热应力得到相应的降低，从而提高器件的可靠性。如硅PNP型晶体管，其电应力比为0.3时，高温130℃的基本失效率为13.9×10-6h-1，而在25℃时的基本失效率为2.25×10-6h-1，

7、高低温失效率之比为6:1。冷却系统的设计必须在预期的热环境下，把电子元器件的温度控制在规定的数值以下。9热设计基本要求产品与工程仿真实验室工程上为简便计算，通常采用元器件经降额设计后允许的最高温度值做为热设计目标。双极性数字电路降额准则降额等级降额参数ⅠⅡⅢ频率0.800.900.90输出电流0.800.900.90最高结温℃8510011510热设计基本要求产品与工程仿真实验室热设计应满足设备预期工作的热环境的要求电子设备预期工作的热环境包括：•环境温度和压力（或高度）的极限值•环境温度和压

8、力（或高度）的变化率•太阳或周围其它物体的辐射热载荷•可利用的热沉状况（包括：种类、温度、压力和湿度等）•冷却剂的种类、温度、压力和允许的压降11热设计基本要求产品与工程仿真实验室热设计应满足对冷却系统的限制要求•供冷却系统使用的电源的限制（交流或直流及功率）•对强迫冷却设备的振动和噪声的限制•对强迫空气冷却设备的空气出口温度的限制•对冷却系统的结构限制（包括安装条件、密封、体积和重量等）热设计应符合与其相关的标准、规范规定的要求12热设计应考虑的问题产品与工程仿真实验室应对冷却方法进行权