文档介绍：LED散热设计方案
题 目：
大功率LED散热方案
学 院：
电气信息学院
学 生 姓 名：
李宇
专 业：
测控技术与仪器
学 号：
204
指 导 教 师：
靳斌
日期： 5 月1 日
大功率LED散热方案
摘 要：
当前，随着LED向着大功率方向发展，诸多功率型LED驱动电流达到70 mA、100 mA甚至1 A，电流增大虽然可以提高LED亮度、功率，但是这将会引起芯片内部热量汇集，导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题。业内已经对大功率LED散热问题作出了诸多努力：通过对芯片外延构造优化设计，使用表面粗化技术等提高芯片内外量子效率，减少无辐射复合产生晶格振荡，从主线上减少散热组件负荷；通过优化封装构造、材料，选取以铝基为主金属芯印刷电路板(MCPCB)，使用陶瓷、复合金属基板等办法，加快热量从外延层向散热基板散发。多数厂家还建议在高性能规定场合中使用散热片，依托强对流散热等办法增进大功率LED散热。尽管如此，单个LED产品当前也仅处在1～10 W级水平，散热能力仍亟待提高。相称多研究将精力集中于寻找高热导率热沉与封装材料，然而当LED功率达到10 W以上时，这种关注遇到了相称大阻力。虽然施加了风冷强对流方式，牺牲了成本优势，也未能获得令人满意变化。
讨论在既有构造、LED封装及热沉材料热导率等因素变化对于其最大功率影响，寻找影响LED散热核心因素。研究办法为有限元热分析法．该办法已有实验验证了LED有限元模型与其真实器件之间差别，证明其在误差允许范畴内是精确可行。
核心词：散热，LED，构造
创立节约型社会已经成为共识，建筑中采用节能型照明系统也已成为一种趋势。当前，大功率L E D在发光效率、使用寿命 、光输 出特性、显色性能以及绿色无污染等方面具备独特优势 ，成为具备极强竞争力新型优质光源，然而在决定大功率L E D能否广泛应用几种核心技术中，散热设计是非常重要一环。也就是说，散热设计好坏将直接决定大功率L E D性能指标优以及实际推广应用能否获得成功。
考虑热导率与散热方式影响，。通过度析不同封装、热沉材料及散热方式对LED热分布与最大散热能力影响，指出解决LED散热问题核心不是寻找高热导率材料，而是变化LED散热构造或者散热方式。
建立模型
     
 2．3 有限元模型建立
1    LED模型中各材料参数值
3 分析各种因素对于散热能力影响
热辐射系数对LED散热影响
      
  。依照斯蒂芬-玻耳兹曼定律，辐照度j*与温度T之间关系：j*=εσT4。其中ε为黑体辐射系数；σ=×10-8w／(m2·k4)，称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数。因而可知，温度越高，辐照度越大。当输入功率为1 W时，×10－4W，‰；功率达到2 W时，‰。因而变化热辐射系数对于提高散热能力改进成效不大，散热核心在于提高此外两种散热方式：热传递和热对流。尽管如此，仍有某些厂家将LED器件外表面涂成黑色，以期最大限度地运用辐射散热。
3．2 热导率对LED散热影响
        只考虑热传导与对流，变化不同封装填充材料如硅树脂．得出成果，如图3所示。虽然找到一种热导率高达7 Wm-1K-1环氧树脂成分封装材料时， Wm-1K-1环氧树脂成分封装材料时，芯片温度下降不多，铝基板温度只下降了
℃， W。事实上，热导率值超过7Wm-1K-1以上、可商业化透明硅树脂封装材料当前尚无文献报导。分布云图如图4所示。
Wm-1K-1时，不同热沉材料导热系数对于LED最大功率影响。由表2看出，热沉材料对于LED最大散热能力影响很小。
3．3 增长散热面积对LED散热影响
        表3为3种不同散热方式对LED温度分布、最大功率影响。可以看出，增长散热面积是较好散热方式，可以容易地提高LED器件散热能力，这是当前 LED产品所普遍使用散热方式之一。然而缺陷也很明显：影响成本、增长产品重量、影响封装密度。无限度