基于微通道致冷的大功率LED阵列封装热分析

采用微通道致冷技术,设计了大功率LED阵列封装的微通道致冷结构,并应用热分析软件模拟了其热性能,探讨不同鳍片结构尺寸、流速、功率等参数对LED多芯片散热效果的影响.文中提出了采用交错通道以提高LED封装的散热能力,模拟结果显示,交错微通道致冷的封装结构能很好地满足大功率LED阵列的散热需要.     

基于接触位置的扩散热阻研究

本文利用热瞬态分析仪T3ster测试了大功率LED封装阵列中不同阵列点热阻的变化,得到结论：在散热基板中心点处热阻最小,距中心点越远热阻越大,并且热阻与距离呈线性关系。通过分析得到热阻增加的部分为扩散热阻,所以扩散热阻应作为大功率LED封装阵列设计的考虑因素之一。     

基于平板热管的大功率LED散热系统模拟及优化

为解决大功率LED的散热问题,设计了平板热管散热器来实现LED芯片的高效散热。通过Flotherm模拟软件,对大功率LED在自然对流条件下的散热情况进行了三维数值模拟。通过平板热管与常规铜、铝散热基板对比,发现平板热管有效降低了大功率功率LED的结温和热阻,使得LED温度分布更为均匀。此外,还研究了平板热管LED散热系统在不同芯片功率下的热性能,并对四种不同排布方式的LED平板热管散热系统进行了优化,发现阵列分布其温度分布最为均匀,结温最低,是较优的排布方式。     

基于热电制冷的大功率LED散热性能分析

提出了一种新型的基于热电制冷的大功率LED热管理方法。这种大功率LED阵列模块采用板上封装技术制造。为了解决散热问题,采用了热电制冷器将LED芯片产生的热量转移到周围的环境中。利用热电偶测量了大功率LED阵列模块在不同工作条件下的温度分布,LED的光学性能则通过光强分布测试仪来测试。结果表明,这种采用热电制冷的大功率LED阵列封装模块能够显著降低器件的工作温度,与不采用热电制冷器相比,基板温度能够降低36％以上,光学性能测量表明LED阵列模块的发光效率达到30．18lm／W。     

大功率LED照明灯具的配光与散热的研究

本文通过对大功率LED照明灯具的配光与散热的研究,了解大功率LED照明灯具的使用寿命、光输出定向性、大功率LED灯珠的发光效率、散热系数等相关参数。对本公司现有的大功率LEDN明灯具产品的一次配光、二次配光、大功率LED灯珠散热进行了改进设计。大功率LED照明灯芯片加速老化、工作寿命减短等问题,因此散热是制约其发展的一个至关重要的因素。本文介绍了目前广泛运用的大功率LED灯散热技术、散热产品以及热分析工具,应用ANSYS软件针对一款大功率LED进行了热分析,求得各个部分的温度场分布,巴超出了结温的最大允许值。通过热分析,对该LED灯散热结构进行改进,将芯片最高温降为51．1226℃,仿真分析结果表明在允许范围之内,验证了改进方案的可行性。     

大功率LED的寿命与散热技术的研究进展

介绍了大功率发光二极管(LED)的工作原理,总结和分析了国内外文献中关于电流、结温与环境湿度对大功率LED寿命影响的研究进展,指出结点温度是决定LED寿命的最重要因素,详细评述了国内外关于大功率LED的界面热阻优化、封装热沉和散热基板设计两个方面的研究进展,为改良LED散热结构和延长大功率LED的使用寿命提供了有效的理论依据及研究方向.     

大功率LED照明系统的热管理设计

由于大功率LED工作时所产生的大量热量,使得大功率LED照明系统中的热管理成为一个非常重要的议题.文中分析了在大功率LED照明系统中热传导、热对流和热辐射这3种热传递方式的应用,并分别提出了优化的方案.对于大功率LED照明系统的热管理设计,我们提出要系统考虑热通路的每个环节,通过分配温度梯度预算来选取适当的方案,以达到良好的散热效果.     

功率型LED散热器的研究

分析了目前功率型LED发展存在的瓶颈问题,以及散热对LED器件正常工作的重要性.散热器的设计决定了功率型LED芯片产生的热量能否顺利传至工作环境,基于现有的文献和专利总结了大功率LED散热器的技术手段及其研究内容.从对流散热、辐射散热、热传导和相变散热等多个方面介绍了一些典型散热器在功率型LED散热中的应用,并提出了未来LED照明散热设计的方向.     

平板微热管阵列在LED散热装置中的应用

针对目前大功率LED灯的散热问题,研制了高效散热器件——平板微热管阵列。实验表明,平板微热管阵列具有良好的热输运能力,当蒸发段表面温度为69.5℃时,热流密度能够达到143.2 W/cm2。利用该平板微热管阵列设计了用于LED散热的散热装置,并进行了相关的实验测试和模拟研究。结果表明,该散热装置散热效果良好,测得的光源基座处的温度均低于70℃,大大低于对结温的要求。模拟结果与实验结果误差在4%以内,模型合理,可以用于该散热装置的优化设计。     

改善大功率LED散热的关键问题

考虑热导率与散热方式的影响,使用大型有限元软件ANSYS10.0模拟并分析了大功率LED热分布.通过分析不同封装、热沉材料及散热方式对LED热分布与最大散热能力的影响,指出解决LED散热问题的关键不是寻找高热导率的材料,而是改变LED的散热结构或者散热方式.     

Heat dissipation design and analysis of high power LED array using the finite element method

High-power Light Emitting Diode (LED) technology has developed rapidly in recent years from illumination to display applications. However, the rate of heat generation increases with the LED illumination intensity. The LED chip temperature has an inverse proportion with the LED lifetime. High-power LED arrays with good thermal management can have improved lifetime. Therefore, for better optical quality and longer LED lifetime it is important to solve the LED thermal problems of all components. In particular, Metal Core Printed Circuit Board (MCPCB) substrate heat sink design and thermal interface materials are key issues for thermal management. This paper presents an integrated multi-fin heat sink design with a fan on MCPCB substrate for a high-power LED array using the finite element method (FEM). The multi-fin heat sink design and simulation results provide useful information for LED heat dissipation and chip temperature estimation.     

大功率LED照明灯有限元热设计与高效系统开发

随着LED亮度要求的不断提高,LED的温度分布和采用的散热手段对LED的可靠性有很大影响。利用ANSYS软件对LED照明的散热问题进行了详细的模拟计算。基于100 WLED实验和模拟结果的一致性,分析比较了不同结构和加载方式对200 WLED温度分布的影响。采用增加散热片个数及其长度、Al锭厚度、灯头的直径等因素,对LED的散热进行了优化设计,结合基于VC++的二次开发系统,较好实现了LED热模拟分析。研究发现LED照明灯的传热方向主要是轴向,轴向散热设计可提高LED开发效率;点阵排列LED灯的温度分布呈现一定的温度梯度;在基于实验验证的模拟可以较好实现不同功率的LED灯散热设计。模拟分析为LED的散热方案优化设计提供了有效的参考依据和手段。     

LED筒灯散热器正交试验优化设计研究

为了达到降低大功率LED筒灯制造成本同时又保证散热能力的目的,采用正交试验法优化设计了散热器。分析了散热器基板直径、基板厚度、翅片厚度、翅片间距、翅片高度和翅片轮廓直径等6个因素对散热器重量与LED温度的影响。然后利用CFD热仿真软件对LED筒灯散热器进行建模与散热仿真,最终得出了一个较为理想的优化结果。仿真与实验测试数据结果表明,采用优化后散热器的LED温度较优化前略有下降,但散热器重量降幅超过30%,实现了较好的优化目标。     

功率型LED模组基板横/纵向散热性能研究

为了研究LED模组的散热性能,对其基板的横向和纵向散热性能进行了对比研究。首先建立加快基板横向和纵向散热性能的有限元模型,即在基板上覆盖高导热层和基板内添加高热导率热沉结构。并运用有限元(FEM)分析方法对两种基板的散热效果以及基板和LED芯片温度分布的均匀性进行了对比分析。最后,对于基板上覆盖高导热层的结构,结合实际工艺和散热性能的考虑,进一步优化了高导热层的厚度。     

基于计算流体动力学的LED车前灯热优化设计

针对大功率阵列LED车前灯的散热节能问题,以计算流体动力学为理论依据,采用Ansys-icepak建模,仿真时以模型几何参数为变量、模型最高温度和质量为约束函数、模型热阻为目标函数,分别对LED汽车前照灯的插片式鳍片、圆柱式鳍片两种被动散热结构单模组进行设计、仿真和优化,结果表明,在初始环境温度85 ℃的相同边界条件下,优化后的插片式鳍片模型重量0.2756 kg、最高温升12.52 ℃、热阻1.026 ℃/W,优于圆柱式鳍片模型,且符合LED车灯散热标准。整灯设计时,在车灯组前方底部设置进气格栅,在后上侧设置出气口,利用汽车向前行驶而产生的反方向风速加强内部对流,使车速在一档内的2 m/s时整体温升就低于10 ℃,有效提高了散热效率。     

基于COB技术的LED散热性能分析

当前,散热问题已成为影响LED寿命、光效、光衰和色温等技术参数的重要因素。文章在综合分析散热技术和LED封装对散热性能影响的基础上,利用COB(板上芯片)封装技术,将LED芯片直接封装在铝基板上,研制成了一种基于COB封装技术的LED。与SMD封装LED进行比较,分析了其散热性能。分析结果表明:基于COB封装技术的LED减少了LED器件的结构热阻和接触热阻,使其具有良好的散热性能。     

High power LED package with vertical structure

A LED package structure with vertical geometry of W5II is proposed for high power optoelectronic semiconductor devices. To provide an efficient and easy method of assembling high-power LEDs to sockets of the fixtures, a vertical design referenced from the typical Edison screw base found in US-based lamp systems is used in the structure. The thermal simulation of the structure, fabrication processes and thermal characteristic are evaluated. Thermal resistance measurements are performed to characterize the thermal performance of W5II, and the optical and electrical characteristics of W5II are also verified. The good heat dissipation of W5II could be utilized to enhance the reliability and thermal fatigue capability of high-power LED packages.     

两种热电分离式MCPCB导热性能的对比研究

利用SMT工艺将两种功率不同的LED分别与设计完全相同的热电分离式铜基板及铝基板组装成模组,然后借助结温测试系统及积分球系统对两种金属基板的散热性能进行了对比研究。结果表明,热电分离式铜基板较之热电分离式铝基板仅具备微弱的散热优势,这种优势随着LED的功率增加有所扩大。当LED功率为9 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是3.16℃/W、3.26℃/W;当LED功率为15 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是2.33℃/W、2.46℃/W。     

Thermal characterization of multicolor LED luminaire

The LED based dynamic lighting scheme, require compact and thermally efficient luminaire. This paper presents the thermal investigation on the conceptual design of 36 W multicolor light emitting diode (LED) luminaire. The developed prototype design includes configuration and placement of the multichip LED package, RGBW and single die amber LEDs in a 5 × 3 array on the heat sink. LED configurations with low power input are placed between the LEDs having the high power input. The proposed configuration and placement of LEDs reduces the local heat concentration in the centre region of the heat sink. The temperature of 72 °C at LED chip base plate is reduced to 32.1 °C on the heat sink surface. The numerical results are experimentally validated. The proposed method contributes to a reduction in the size of the luminaire and also enhancement of heat dissipation for improving the longevity of the multicolor based LED luminaire.     

集成式大功率LED散热的二次优化方法

研究了集成式大功率LED散热的二次优化设计方法。分析了集成式大功率LED的发热特性和LED路灯的散热要求,建立了散热分析模型。通过对散热器翅片的形状和布局的优化分析,得到一次优化结果。在此基础上,结合实际生产要求,提取凸台半径、凸台高度和拔模角度这三个参数进行了二次优化,得到了有效的优化组合。然后用优化分析结果来指导LED路灯和散热器的设计,并制作样品进行温度实验,结果表明散热器设计满足要求。