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大功率LED封装散热关键问题的仿真

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  1 模型的树立

  LED 输入功率为1 W,电光变换功率为15%,芯片尺度为0. 001 m ×0. 001 m,基板和金属线路板的尺度为0. 03 m ×0. 03 m,周围环境温度为298 K,器材与外界的天然热对流系数为15 W/ ( m2·K) . 因为封装透镜选用的是环氧树脂资料,其热导率只要0. 2 W/ ( m·K) ,因而芯片经过透镜的散热量基本上能够疏忽,芯片发生的热量,主要是先传给金属基板和散热器,再经过对流向空气散热. 为了简化模型,不思考封装进程各层之间的附加触摸热阻,剖析温度场时选用稳态热传导剖析,LED 施加的载荷是体载荷,行将8. 5 × 10 - 9W/m3 的热生成率施加在芯片上. 以OSRAM 公司的Golden Dragon1W 白光LED 器材( 类型LWW5SG) 安装在0. 03 m × 0. 03 m 金属线路板进行仿真测验,结温为359. 14 K,其热阻计算式:

  Rth = ( Tpn - T环境) /p = ( 359. 14 - 298) /1 × 0. 85 = 71. 93( K/W)

  式中: Tpn为结温; T环境为环境温度; p 为流经介质的热功率.

  所得数值和文献[6] 中说到的66. 12 ( K/W) 很挨近,说明晰这篇文章ANSYS 仿真的精确性和模型树立的合理性.

  2 封装构造对LED 散热的影响

  2. 1 3 种典型的封装构造

  当前,LED 有3 种典型的封装构造:

  1) 根据金属线路板的封装构造. 该封装构造是将器材直接组装在金属线路板上,构成功率密度LED,金属线路板是选用铝或铜金属作为电路板底材,可作为散热热沉运用,在基板上覆一层几毫米厚的铜箔作线路. 因为铝本身为导体,铝基板与铜箔之间有必要选用一介质作绝缘,因为低热导率介质绝缘层的存在使得金属线路板热导率有效值约为178 W/m·K。

  2) 传统的正装构造,如Norlux 系列. 该构造以铝板作为底座,发光区坐落其间心部位,铝板一起作为热沉。

  3) 倒装构造,如LUXEON 系列. 该构造将芯片倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅基座上,然后把完结倒装焊接的硅基座装入热沉与管壳中,键合引线封装。


文章由澳镭照明电器整理发布,澳镭照明官方网站:www.aooled.com

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