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大功率LED封装散热关键问题的仿真

作者: 托普莱斯 发布日期:2022年05月12日 19:16:13 浏览: 775

 1 实体模型的创建  LED 输入功率为1 W,光电变换速率为15%,芯片尺寸为0. 001 m ×0. 001 m,基材和金属线路板的规格为0. 03 m ×0. 03 m,周边工作温度为298 K,器件与外部的当然对流传热指数为15 W/ ( m2·K) . 因为封装双光透镜选用的是环氧树脂胶原材料,其导热系数仅有0. 2 W/ ( m·K) ,因而处理芯片根据双光透镜的制热量大部分可以忽视,处理芯片出现的发热量,主要是先发送给金属基材和热管散热器,再根据对流入气体排热. 为了更好地简单化实体模型,不考虑到封装全过程各层中间的附带触碰传热系数,剖析温度场时选用稳定导热剖析,LED 增加的负载是体载荷,将要8. 5 × 10 - 9W/m3 的热转化成率增加在处理芯片上. 以OSRAM 企业的Golden Dragon1W 白光灯LED 器件( 型号规格LWW5SG) 安裝在0. 03 m × 0. 03 m 金属线路板开展模拟仿真检测,结温为359. 14 K,其传热系数测算式:  Rth = ( Tpn - T自然环境) /p = ( 359. 14 - 298) /1 × 0. 85 = 71. 93( K/W)  式中: Tpn为结温; T环境为工作温度; p 为流过物质的热功率.  所得的标值和提及的66. 12 ( K/W) 很贴近,表明了文中ANSYS 模拟仿真的严谨性和实体模型创建的合理化.  2 封装结构对LED 排热的危害  2. 1 3 种非常典型的封装结构  现阶段,LED 有3 种非常典型的封装结构:  1) 根据金属线路板的封装结构. 该封装结构是将器件立即拼装在金属线路板上,产生功率LED,金属线路板是选用铝或铜金属做为线路板的墙面或者材料,可做为排热热沉应用,在基材上覆一层几毫米厚的铜泊作路线. 因为铝自身为电导体,太阳能电池片与铜泊中间务必选用一物质作绝缘层,因为低导热系数物质电缆护套的出现促使金属线路板导热系数有效值约为178 W/m·K,仿真模拟结构图如下图1( a) 所显示.  2) 传统式的西装结构,如Norlux 系列产品. 该结构以铝合金板做为基座,发亮区坐落于其核心位置,铝合金板与此同时做为热沉,仿真模拟结构图如下图1( b) 所显示.  3) 倒装句结构,如LUXEON 系列产品. 该结构将处理芯片倒装句管芯倒装电焊焊接在具备焊接材料突点的硅底座上,随后把进行倒装句电焊焊接的硅底座装进热沉与管壳中,引线键合导线封装。

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