基于ansys大功率led器件的封装结构优化设计_毕业设计说明书

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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基座是阻碍器件散热的

2、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,约束条件取各尺寸范围,状态变量分别为芯

3、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,andstructuraloptimization.Furthermore,thes

4、tructuraloptimizationfortheLEDisfinishedafteraseriesofworkincludingtheanalysisofthetemperaturegradientandthestressgradient.Inthispaper,thethermalanalysisofpackageproductsinahigh-powerwhiteLEDlightfittingwasinvestigatedinthispaper.AccordingtotheFEMcalculation,thestatictemp

5、eraturefieldintheworkingprocesswasanalyzed.ThetemperaturegradientintheLEDpackagestructurewasfound.Ceramicsubstrateandheat-sinkbasewereconsideredasthemainparttoblockheatdissipation.Therefore,severaloptimizationdesignsofLEDwereputforward,andtheirsimulationresultswereanalyze

6、dsimply.TheoptimizationofthisarticlecanbechosenfromthethreeaspectsoftheLEDpackagestructureforoptimaldesign.Thefirstkindofcircumstances:theobjectivefunctionwaschiptemperature,andconstraintconditionwaseachsizerange.Therewastheoptimizationintheseventhtime.Fromthebestseries,i

7、tcanbeseenthatthehighesttemperatureofchiphasfallento56.399degreesCelsiusthanbefore,andoptimizednearly20%lower.Thesecondkindofcircumstances:theobjectivefunctionwasweightofstructure.Whenoptimizingweightofstructure,constraintconditionwasalsoeachsizeandthechiptemperaturewasta

8、kenstatevariables.After13times,itachievedtoconvergence.Therewastheoptimalinthefirst10times,weigh

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