LED灯具散热建模仿真关键问题研究.pdf

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1、SEMIC0NDUCToRoPToELECTR0NICSVO1．34No．4Aug．2013LED灯具散热建模仿真关键问题研究沈亚峰(厦门华联电子有限公司。厦门361008)摘要：有限元流体热分析软件(CFD)常被用于对LED灯具散热进行建模仿真，与散热相关的参数分析、计算与设置等问题是影响仿真精度的关键因素。综合研究了边界条件设置、热阻计算、热量载荷分析和散热器等仿真建模的关键问题，并与实验室温度测量相结合来验证仿真方法的准确性。结果表明，该方法对室内照明LED灯具能进行较为准确的散热分析，仿真温度误差在4℃左右，仿真结果对LED灯具开发设计具有重要参考价值。关键词：LE

2、D；散热仿真；边界条件；热阻；辐射系数中图分类号：TN312．8文献标识码：A文章编号：1001—5868(2013)04—0630—05ResearchonKeyProblemsofModelingSimulationofLEDHeatDissipationSHENYafeng(xiamenHualianElectronicsCo．，Ltd．，Xiamen361008，CHN)Abstract：Thefluidfiniteelementtherma1analysissoftware(CFD)iSoftenusedinLEDthermalmodelingandsimulat

3、ion，andtheanalysis，calculationandsettingofrelevantcoolingparametersarekeyfactorsaffectingthesimulationprecision．Acomprehensiveresearchonthekeyproblemsincludingboundaryconditionsetting，thermalresistancecalculationandheatloadanalysiswascarriedout．Then，laboratorytemperaturemeasurementwascombi

4、nedwiththisresearchtOvalidatetheaccuracyofthesimulationmethod．TheresultsshowthatthemethodcanbeusedforaccuratethermalanalysisofindoorLEDlighting，withthetemperatureerrorlessthan4℃andthesimulationresultisofagreatreferencevalueforLEDdesign．Keywords：LED；heatdissipationsimulation；boundaryconditi

5、on；thermalresistance；emissivity0引言为了控制LED灯具的温升，保证灯具的寿命和可靠性，国内外学者针对照明用LED灯具散热设计LED属于半导体发光器件，受目前LED芯片的相关研究已有不少_7。，尤其是利用有限元流体的生产制造水平限制，LED高功率产品输入功率仅力学CFD仿真软件进行散热模拟仿真分析，可以全有约2O～3o转换为光能，剩下的70左右均转面分析LED灯具的热传导、热对流及热辐射，分析换为热能n]。结温升高会影响LED的寿命口]、光求解LED灯具内外的温度场和流场等，非常适用于效、光色(峰值波长)E4]、色温、配光、可靠性、发光强目前L

6、ED照明灯具散热模拟仿真。度引、正向电压等，而这些均是影响照明质量的重本文将从边界条件(环境温度、重力方向等)、热要因素。阻计算、热载荷分布和形式、散热材料导热系数和辐射率等几个方面，分析LED照明灯具散热仿真建模收稿日期：2013—0l一22．中的关键问题，并通过实验室温度测量验证模型仿基金项目：国家科技支撑计划项目(2011BAE01B10)；国家“863”计划项目(2011AA03A109)．真结果的精度。·63O·SEMICONDUCT0R0PT0ELECTR0NICSV0I．34No．4Aug．2013问题，提升LED照明灯具产品的寿命和可靠性。表1PAR16仿真

7、温度与实验测量温度对比测量点散热器1散热器2散热器3套筒1套筒2光源铝基板仿真温度／℃67．2667．867．2652．2946．1569．O1实验室测量温度／℃68．O567．8564．656．7542．6572．9表2PAR30仿真温度与实验测量温度对比测量点散热器1散热器2散热器3套筒IED1IED2仿真温度／℃62．0462．5861．5847．1570．8272．96实验室测量温度／℃65．7566．7563．8449．1772．171．Oapackagesubstratewithfillingvia—h