LED散热情况研究

能源研究与信息第3 ( )卷第 2期Ener g y Re s e a r c h an d I nf or ma t i o n V o1 . 3 0 No. 2 2 01 4

文章编号： 1 0 0 8—8 8 5 7 ( 2 0 1 4 ) 0 2一【 ) 1 1 8—0 4

D OI: 1 0 . 1 3 2 5 9/ j . c n k i . e r i . 2 0 1 4 . 0 2 . 0 I 3

L E D散热情况研究杨骏，汪军，翁鹏程，张敬斋(上海理工大学能源与动力工程学院，上海 2 0 0 0 9 3 )

摘要：在静态常温空气中的 4种不同x - ) y u T对一款带有鳍片式散热器的 L E D进行了热学测试，对所得结果进行了对比分析，得到了L E D功率与其底盘焊点温度之间的关系 .在S o l i d Wo r k s软件中建立了带有相同

散热器的 9颗 L E D灯具模型，借助热学仿真软件 F l o w S i mu l a t i o n用有限元法对其进行分析计算，由结果可知：中心 L E D温度最高，为6 4 . 3 1℃,周围 8颗 L E D温度几乎相同，其平均温度为6 2 . 7℃,并推测了影响两者温差大小的因素 .

关键词：L E D;散热器；热学仿真；有限元法；热导率中图分类号：T N 3 1 2 . 8 文献标志码： A

S t ud y o n he a t— r e l e a s e c o nd i t i o ns o f LEDsYANG J un,W ANG J un,W ENG Pe ng - c he ng,ZH AN G J i ng— z hai( S c h o o l o f En e r g y a n d P o we r En g i n e e r i n g,Un i v e r s i t y o f S h a n g h a i f o r

S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 3,Ch i n a )

Ab s t r a c t:The t e mp er a t ur e o f LED wi t h f i n t y pe h ea t s i nk wa s t e s t e d u nde r 4 di f f e r en t wor ki ng c ond i t i on s i n f r e e a i r .The r e l a t i o ns hi p be t we e n LED p

owe r a n d t he s ol de r t e mp er a t u r e i s a c q ui r e d af t e r t e s t r e s u l t an al y s i s . The m od e l of 9 LEDs wi t h t he s a me he at

s i n k wa s s e t u p i n S o l i d W o r k s . a n d i t wa s s o l v e d i n Fl o w S i mu l a t i o n wh i c h i s a s o f t wa r e f o r t h e r ma l s i mu l a t i o n . Th e c e n t e r L ED h a s t h e h i g h e s t t e mp e r a t u r e wi t h a v a l u e o f 6 4. 3 1℃ .The t e mp e r a t ur e s of t he ot he r 8 LEDs a r ou nd a r e ne a r l y t h e s a me,a nd t he i r a v er a g e

t e mp e r a t u r e i s 6 2 . 7℃ . Th e r e a s o n o f t h e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e i s a n a l y z e d.Ke y w o r d s:L ED;h e a t s i n k;t h e r ma l s i mu l a t i o n;f i n i t e - v o l u me me t h o d;t h e r ma l c o n d u c t i v i t y

目前，大功率高亮度的发光二极管 ( U1 D)因其

的发光效率，减少了 L E D的寿命[ ]

高发光效率、低能耗而发展迅速_ 1] .与传统照明的光源相比， L E D具有寿命长、节能、环保、抗冲击性好、无辐射、无电磁干扰、无有毒气体、发光效率高

1 L E D灯具的基本结构图 1为某一类型 L E D器件示意图l 5 J . L E D

且易受控制等显著优点_ 2] . L E D发光是由于电子在能带间的跃迁过程中产生了光子，但是电子和空穴的无辐射复合产生晶格震荡，将很大一部分能量转化为热能 .目前 L E D的发光效率大约为 2 0%,大

正常工作时，芯片所发出的热量传给 F R一4基

板，经过导热胶传递给散热器 .通过散热器将大量热量散发到空气中，降低芯片温度 .图 2为 L E D热传导器件的三维模型， F R一4基板上共有 4颗规格完全相同的 L E D,分别将其命名为： L E D1、

量的热量无法散发，使结温升高，进而降低了芯片

收稿日期： 2 0 1 3—0 9—2 8 第一作者：杨骏 ( 1 9 8 9一),男(汉),硕士研究生 .研究方向：热能工程 . E - ma i l: 8 4 0 6 6 0 8 9 2@q q . c o m

第 2期

杨

骏，等： L E D散热情况研究

1 1 9

D 3、 L E D 4 图3为市场上某一款鳍片 2 L E D散热性能实验式散热器 . 队“。 _ L日巳2 . 1实验过程

将L E D所在 F R一4基板置于图 3所示的散热

器中央，用适量导热胶匀抹在基板下表面与散热器上表面的结合处，以减少空气间隙造成的热阻 .实验共包括 4种工况，均通以 0 . 4 5 A的直流电流，测试环图1 L E D器件示意图F i g . 1 Th e s t r u c t u r e o f LE D c o mp o n e n t

境温度为 2 5℃.工况 1: L E D1正常工作，总电压为2 . 9 3 V,功率为 1 . 3 w;工况 2: I— F— D1和 L E I ' r 2均正

常工作，总电压为 5 . 8 0 1 V,单颗 L E D功率为1 . 3 W,UD总功率为 2 . 6 w;工况 3:L E D1、 1 . E I ' ) 2和 I FD 3同时正常工作，总电压为 8。 6 8 7 V,总功率为 3 . 9 W,单颗 L E D功率为 1 . 3 W;工况 4:l F D1、 1, E 1 3 2、 L E D 3和 I F￣ I N都正常工作，总电压为 1 1 . 8 V,总功率为 5 . 2 W,单颗 UD功率为 1 . 3 W.图2 L E D器件的三维模型Fi g .2 3 D mode l of LED c om p on e nt

正常工作时， 4颗— I . E— D为串联 .使用 T型热电偶分别测试 4种工况下工作 I一， E D底盘焊点的温度 .2 . 2实验结果分析及讨论

经实验测试得到 4种工况下的 L E D温度如表 1所示 .

由表 1可知，同一工况下，串联连接的— I F,—, D由于

型号规格相同，正常工作时，各颗 L E D的温度几

乎相同 . 4种工况下工作 L E D的平均温度分别为3 4 . 0 6、 3 7 . 8 6、 4 1 . 8 2、 4 6 . 0 3℃. UD总功率与 L E D

平均温度的关系如图 4所示 .由图可以看出，一 l, F D总功率与 U D平均温度近似呈线性关系，工作图 3鳍片式散热器F i g . 3 Fi n t y p e h e a t s i n k

L E D的颗数越多， F R一4基板上每颗 L E D的温度也越高 .表 1 4种工况下的 L E D温度

T a b . 1 Th e L ED t e mp e r a t u r e o f 4 t e s t s

3 L E D的热学仿真模拟近年来，随着计算机的迅速发展以及各种热

募 誓 凳 毳具有成本低、可靠性高等优点.以实验的散热器模

第 2期

杨

骏，等： L E D散热情况研究

1 2 1

C, e t a 1 .S p e c t r a l c o n v e r s i o n o f I n Ga n u l t r a v i o l e t

4结

语

mi c r o a r r a y l i g h t - e mi t t i n g d i o d e s u s i n g f l u o r i n e—b a s e d r e d一， g r e e n一，b l u e一，a n d wh i t e— l i g h t— e mi t t i n g

通过实验，针对 L E D在同一款鳍片式散热器上的 4种工况进行了温度测试 .通过改变 F R一4 基板上工作 L E D的颗数，对比不同工况下所得的测试结果，得到了 L E D温度和 L E D总功率近似

p o l y me r o v e r l a y e r f i l ms[J] .AP L,2 0 0 5,8 7( 1 0 ): 1 3 0 5 0 5 .

[ 2]谢仁富，张彦敏，朱俊 .船用大功率 L E D灯散热性能

呈线性关系的规律 .此外，在S o l i d Wo r k s软件中建立了该散热器承载 9颗 L E D及 F R一4基板的灯具模型，使用 F l o w s i mu l a t i o n热学分析软件计

研究[ J] .舰船科学技术， 2 0 1 1, 3 3 ( 8 ): 1 6 9—1 7 2 .[ 3]费翔，钱可元 …… 此处隐藏：3945字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……