大功率LED灯珠与散热器直焊结构散热效果分析

led(发光二极管)作为第四代照明光源,因其环保、体积小、寿命长等优点,在各类实际应用中,已经逐渐取代了传统光源.但是它的光电转换效率很低,致使大部分能量转变成了热能,如果这些热量无法及时散去,则会使led结温大幅增高,影响其各方面性能及寿命.为了提高led的散热能力,常将led配合散热器一起使用.基于此,对大功率led常用的自然对流、热管、液体冷却和强制对流散热器的结构、工作原理和应用范围进行了分析与介绍.

大功率led的结点温度过高会降低其发光效率和可靠性,并缩短使用寿命,这也是限制led光源大规模应用的主要瓶颈。为了解决大功率led芯片的散热问题,本文提出了一种热管与空气强制对流相结合,并采用蜂窝板作为蓄热结构的热管散热装置,建立了三维模型,采用cfd软件对其进行了数值计算,主要研究了热功率、散热片间距和风压对散热器性能的影响。模拟结果表明该散热器能有效地降低大功率led结点温度,结点温度随输入功率成线性变化,得出了散热片合理的间距,通过综合考虑散热、风机功耗、稳定性等因素,确定风压的值。

随着建设资源节约型环境友好型社会理念的不断深化,作为城市发展中重要的基础设施——道路照明,存在能耗高、浪费大等诸多问题。为此,许多城市选择安装具有节能、环保、长寿命等突出优势的半导体照明(led)路灯。但由于目前led芯片的光电转换效率还较低,消耗电能中约80%转换为热能,若不能迅速散发这一部分热能,将会导致led芯片的结温升高,最终降低led路灯的使用寿命。因此,改善大功率led路灯的散热问题是攻克大功率led路灯的关键。为此从led路灯产品的经济性以及可靠性角度出发,综合考虑影响散热器散热效果的多个因素来设计led路灯散热器。并通过cfd软件fluent进行模型的散热计算分析,验证了设计的led路灯散热器具有良好的散热性能。

大功率led路灯散热分析与设计 摘要：新兴的大功率led以其高效、节能、长寿命、绿色环保等显著特点， 成为21世纪全球最热门、最瞩目的新光源。led的散热问题是攻克大功率照明 灯具的关键，在大功率ｌｅｄ的性能和路灯设计的关键技术中，散热设计是非常 重要的环节，散热设计的好坏将直接关系到ｌｅｄ路灯的实际应用。 关键词：大功率led；路灯；散热；设计 abstract:thenewhighpowerledtoitshighefficiency,energysaving,thelong life,thegreenenvironmentalprotection,andothercharacteristics,becomingthe world’smostpopular,themostoutstandingnewl

河南理工大学 2011年工程训练创新大赛设计方案申报书 项目名称：大功率led液冷散热器 负责人（签字）：王程 成员（签字）：王程、韩相元、魏德超、徐庆庆 申报日期：2011年5月15日 工程训练中心制 2011年4月 项目名称大功率led液冷散热器 研究团队 姓名性别专业班级分工手机号码/邮箱 王程男热能08-4 设计、计算、 实验 18749775790 徐庆庆女热能08-2计算、实验15518502336 魏德超男机制09-9实验15239172051 韩相元男热能08-2计算15514776696 指导教师王华 目的意义 现状：led是一种高效能的固态光源，它具有可靠性高、 寿命长、发光效率高、启动时间短、无

led芯片结温的高低直接影响其出光效率、工作寿命和可靠性。一旦其功率增加到上百瓦或更高,散热效果即成为制约其性能的瓶颈。针对大功率高密度led工作时产生的巨大而集中的热量,世界各国一直在加紧探索新的散热解决方案,但均未超越传统的空冷、水冷、相变冷却及固态冷却范畴。正因如此,国内外市场上少有成型的大功率led产品问世。

随着led芯片输出功率的不断提高,对大功率led灯具的散热分析与设计已成为led灯具封装的关键技术之一。本文利用有限元方法对led灯具的温度场分布进行了模拟计算。计算结果表明15wled筒灯温度场分布与实验结果吻合,在此基础上进一步分析了pcb导热率、导热胶导热率和芯片位置等因素对led灯具散热效果的影响,分析结论为后期led灯具散热优化设计提供了重要的参考依据。

近年来随着大功率高亮度led芯片的研制成功及其发光效率的不断提高,越来越多的大功率led开始进入照明领域。随着led芯片输出功率的不断提高,对大功率led灯具散热技术也提出了更高的要求。本文以led高端特种照明应用为导向,对大功率led灯具进行了热仿真,使读者可对led灯具的热场分布有直观明确地了解。通过模拟仿真分析,缩短了分析计算时间,提高了优化设计能力,使产品能够快速地进入市场。

根据温度恒定时输入热量与输出热量相等的原理,设计搭建了大功率led热沉散热功率测试平台,对散热面积相等但翅片间距不等的两种直翅片式热沉进行了测试,并根据前期模拟结果对根部开孔方法强化散热的手段进行了实验对比。结果表明:翅片间距对翅片散热有明显影响,在翅片散热面积相等的条件下,一定范围内散热功率随翅片间距减少而减少。其原因在于,翅片间距减少时,翅片根部的空气停滞区增加,减少了热沉的有效散热面积,从而减少了热沉的散热功率。在翅片根部开孔可有效提高热沉的散热功率,最高可提高9.8%~16.68%。

针对大功率led路灯的热管散热器散热性能进行了实验和数值研究。首先,利用红外测温技术,对120w大功率led路灯灯壳及热管散热器表面温度进行了测量,测试结果表明,热管散热器温度分布较均匀,平均温度在38℃左右;热管散热技术是大功率led路灯散热问题的有效解决办法。其次,建立相应的三维数学模型并求得数值解,数值解与实验结果符合较好,证明数学模型的正确性。最后根据数值计算结果,讨论了优化热管散热器散热性能的思路及方法。

led作为第4代照明光源,以其节能环保的优势而逐渐地用于照明和信号灯具中,但led对芯片的工作温度要求很高,为保证led的正常使用,必须提高led的散热能力。文章以200wled路灯为模型,提出了一种新型的翅片散热器,应用ansys并结合正交设计法对散热器进行了温度场的模拟。通过分析翅片厚度、翅片间距、翅片外轮廓半径、基板厚度等结构参数对散热器温度场的影响,得到了最优的参数组合,使led的温度满足要求,并且使散热器的质量较轻。

led作为新一代绿色光源,正在被广泛的应用于照明行业。对于led灯具来说,正常工作的前提是要具备良好的散热能力。利用cae并结合正交分析法模拟分析了集成式大功率led路灯散热器结构。通过分析翅片的高度、厚度、个数以及基板的长度、厚度、宽度等六个参数对其温度场的影响,得出较优的结构参数组合,使led工作温度降低到要求温度以下,并使散热器的质量较轻。

大功率led灯散热性能研究 【摘要】在对散热性能对大功率led灯性能的影响进行分析的基础上，探 讨了影响大功率led灯散热性能的相关因素，并以具体的对象设计了大功率 led灯的结构参数。 【关键词】大功率；led；散热 1.引言 led灯具有高效、节能、环保、寿命长、响应快等诸多优点，被当作是白 炽灯、高压气体灯以及荧光灯之后的第四代高性能光源。当前，led芯片的电 —光转换率为10%-20%，其中依然有80%～90%的电能被转化成热能。而led 灯主要靠芯片外围的封装外壳进行散热，难以保持led灯需要的低温环境，严 重的制约了led灯，尤其是大功率led灯的高效率工作。因此，分析其散热性 能，提出高效的散热措施就显得尤为重要。 2.散热性能对大功率led灯的影响 led灯的发光机理是依靠电子在能量带之间间跃释放能量而产生光，其光 谱中不含有红

对一种大功率led路灯的散热结构建立数值模型,采用cfd软件对其进行热分析,得到其稳态的温度场分布。并对散热结构中影响散热的各个因素如:热管数目、铜热沉尺寸、粘结层厚度和环境温度等进行了分析。结果表明,热管数目、环境温度和粘结层厚度对照明灯具中led芯片的温度分布有着重要的影响,铜热沉尺寸对芯片温度分布影响很小,根据分析结果对所建立的模型进行优化,在经济和效果之间达到较好的平衡,获得了较好的优化效果。

基于目前的半导体制造技术,led输入功率中只有大约15%的能量转化为光能,其它的则转化热能,如果led散热问题解决不好,输出光功率减小,加速芯片蜕化,寿命缩短,不能突显灯具的优势。文章在某轿车现有前照灯组合结构的基础上,制作了led汽车前照灯样灯。介绍了热管散热器的导热和散热方式,仿真和测试结果表明散热效果较好,指出热管散热器存在一定的局限性,散热方式应该向智能散热方向发展。

大功率led体积小、工作电流大,输入功率中大部分转化为热能,散热是需要解决的关键技术。文章介绍了大功率led热设计的方法,针对大功率led的封装结构,建立了热传导模型。对某船用大功率led灯具进行了散热设计,通过仿真分析和热评估试验验证了所采用的散热方法和设计的散热器满足led灯具的散热要求。

新兴的大功率led光源,具备使用寿命长、光输出定向性高、显色性优等特性,因此在道路照明中将会逐步得到应用。在决定大功率led的性能和路灯设计的几个关键技术中,散热设计是非常重要的一环,散热设计的好坏将直接关系到led路灯的实际应用能否成功。文章主要从大功率led的热特性着手,通过分析大功率led的散热设计流程及常见的散热方式,总结出了大功率led路灯的热设计理论计算方法,为大功率led路灯的热设计提供了参考。

创建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。目前，大功率led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有独特的优势，成为具有极强竞争力的新型优质光源，然而在决定大功率led能否广泛应用的几个关键技术中，

烟囱效应具有强化对流、增强换热的能力。本研究设计了一款基于烟囱效应的大功率led灯具散热器,采用有限元分析法分析烟囱效应在散热器散热过程中的作用效果。分别探讨了烟囱的高度、烟道孔径以及烟囱个数对散热器散热性能的影响。研究表明,本研究中烟囱烟道孔径的最佳尺寸为6mm。烟囱的高度可依据散热器的高度设计取40mm~50mm。在设计条件允许的前提下,烟囱个数越多散热器散热效果越好。

当前，led是一种新型的照明光源，其具有环保、节能和寿命长的特性，因此，很受到社会的青睐。热管则因具有结构简单、重量轻、传热性能好等特点，当前已是大功率led的一种常用散热技术。在市场经济体制的要求下，根据实际需求，优化大功率led热管散热器的模块化设计十分必要。本文主要研究了大功率led热管散热器的模块化的设计要点，以期提高大功率led热管散热器的设计水平，使其更好地为人民和社会服务。

通过对大功率led多层材料的封装结构进行建模及数值分析，得到稳态的温度场分布、芯片最高温度与环境温度、lei）功率的变化关系，并利用热阻模型对材料散热效率进行了优化。对于单一肋片，存在一个使其热阻最小的最佳肋厚。对于肋片组散热器，肋片数量较少时也能使散热器总热阻较小，且应尽量使肋片厚度接近单个肋片热阻最小时的厚度，以更少的肋片数量获得较小的散热器总热阻，这样既能控制芯片的最高温度，又可有效地节约成本。

采用cfd软件对常规型大功率led路灯散热器建立了三维数值模型,在大空间中进行了耦合数值传热计算,并用实验验证了数值计算的可靠性。研究了自然对流散热过程中散热器的温度场和周围扰流空气的速度矢量场分布。针对散热器散热过程中,扰流空气不能进入散热器肋片中间让肋片充分发挥自然对流冷却效果,提出了一种新的结构设计,通过数值计算得到了较理想的结构。在同等功率下散热器基板底面最高温度比原模型低了5℃,肋片平均换热系数提高了17.6%,显著提高了大功率led路灯散热器的散热能力。