燈具LED熱設計仿真模擬

1、燈具LED熱設計及仿真模擬燈具LED熱設計及仿真模擬燈具LED熱設計及仿真模擬燈具熱設計意義高溫對電子產(chǎn)品的影響:絕緣性能退化元器件破壞資料的熱老化低熔點焊縫開裂、焊點零落熱設計對燈具的影響:光源工作狀態(tài)及壽命燈具電氣安全資料選擇與壽命2.電子無效的主要原由電子產(chǎn)品無效與溫升熱設計理論基礎熱設計的基本問題耗散的熱量決定了溫升，所以也決定了任一給定構(gòu)造的溫度；熱量以導熱、對流及輻射傳達出去，每種形式傳達的熱量與其熱阻成反比；熱量、熱阻和溫度是熱設計中的重要參數(shù)；所有的冷卻系統(tǒng)應是最簡單又最經(jīng)濟的，并合適于特定的電氣和機械、環(huán)境條件，同時知足靠譜性要求；熱設計應與電氣設計、構(gòu)造設計、靠譜性設計同時

2、進行，當出現(xiàn)矛盾時，應進行衡量分析，折衷解決;熱流傳方式熱傳導傳導是發(fā)生在兩種直接接觸的介質(zhì)（固體，液體，氣體）傳導過程中，能量經(jīng)過以下方式傳達自由電子運動點陣振動熱阻熱量在熱流路徑上碰到的阻力，反應介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小，表示了1W熱量所惹起的溫升大小，單位為/W或K/W。用熱耗乘以熱阻，即可獲得該傳熱路徑上的溫升。能夠用一個簡單的模擬來解說熱阻的意義，換熱量相當于電流，溫差相當于電壓，則熱阻相當于電阻。dq/dt=?T/ROr：dq/dt=T/R=熱流T=溫度A=橫截面積k=熱導系數(shù)X=厚度R=X/（kA）=熱阻對流對流發(fā)生在有溫差的表面和運動流體間的傳熱對流有以下兩種方式：自然對流

3、散熱強迫對流散熱ExternalFlow外流InternalFlow內(nèi)流dq/dt=小塊到空氣的所有熱量h=對流換熱系數(shù)A=有效散熱面積Tw=熱表面溫度Tf=氣流的均勻溫度R=1/(hA)熱阻熱輻射輻射發(fā)生在兩種沒有直接接觸的表面能量經(jīng)過電磁波傳達所有物體大于0K均發(fā)生熱幅射dq/dt:兩個表面幅射互換能量為：Where,dq/dt=熱流=Stefan-Boltzmann常數(shù)=表面發(fā)射率f=表面1到表面2的視因子A=輻射面積T1,T2=發(fā)射面和接受面溫度LED光源特色與傳統(tǒng)光源不一樣樣，高功率發(fā)光二極管（LED）不產(chǎn)生熱輻射，而由其PN結(jié)向LED封裝上的散熱片（thermalslug）進行熱傳

4、導。因為經(jīng)過傳導方式擴散，LED產(chǎn)生的熱量進入空氣的通路較長且成本較高。散熱設計大功率LED照明光源需要解決的散熱問題波及以下幾個環(huán)節(jié)：晶片PN結(jié)到外延層；外延層到封裝基板；封裝基板到外面冷卻裝置再到空氣。為了獲得好的導熱見效，三個導熱環(huán)節(jié)應采納熱導系數(shù)高的資料，并盡量提升對流散熱。散熱片LED散熱基板a.一般FR4（PCB）b.金屬基PCBc.陶瓷基板d.直接銅塊聯(lián)合一般FR4，熱導系數(shù)金屬氧化作為絕緣層，熱導系數(shù)20k/mk陶瓷基板熱膨脹系數(shù)與Chip般配導熱系數(shù)80價錢高,沒法應用于大面積基板散熱片散熱器經(jīng)過擴大散熱面積提升傳熱見效最常用的散熱器是翅片散熱器最常用的散熱器械料為鋁或銅現(xiàn)有

5、的散熱器種類：Stampings沖壓Extrusions拉伸Bonded/Fabricated粘接Folded折疊Casting鍛造針對給定的應用選擇散熱器，我們必然從結(jié)點到空氣的熱阻贊成空間可能的空氣流量考慮以下四點：散熱器的成本整體的熱阻Rja=(Tj-Tamb)/P=Rjc+Rcs+RsaRjc,Rcs,Rsa分別是結(jié)到殼，殼到散熱器，散熱器到空氣的熱阻熱管技術(shù)熱管是一種擁有高效導熱性能的傳熱器件。它能夠在熱源與散熱片間以較小的溫差實現(xiàn)熱傳達，也能夠在散熱器基板表面實現(xiàn)等溫以提升散熱器的效率。熱設計的發(fā)展趨向熱管技術(shù)Therma-Base?heatsinks與型材散熱器的比較對設計者經(jīng)設

6、計周期熱設計一次熱設計方案效率驗的依靠度成功率的優(yōu)化程度傳統(tǒng)熱設計完滿短低低，裕量低方法大仿真分析方強長高高，裕量高法適中熱設計對產(chǎn)品的溫度場作出展望，使我們在進行產(chǎn)品設計開發(fā)時關(guān)注熱門地區(qū)。進行各樣設計方案的利害分析，得出最正確的設計方案。電子設施熱設計軟件是鑒于計算傳熱學技術(shù)（NTS）和計算流體力學技術(shù)（CFD）發(fā)展電子設施散熱設計協(xié)助分析軟件。當前商業(yè)的熱設計軟件種類眾多，有鑒于有限體積法的Flotherm、I-deas、Ice-pack、TasHarvardthermal、Coolit、Betasoft，及基于有限元的Ansys等，此中Flotherm、I-deas、Ice-pack占

7、有大多數(shù)的市場份額。16.ANSYS軟件介紹Ansys軟件是由美國Ansys企業(yè)推出的多物理場有限元仿真分析軟件，波及構(gòu)造、熱、計算流體力學、聲、電磁等學科，能夠有效地進行各樣場的線性和非線性計算及多種物理場互相影響的耦合分析。Structure是該軟件面向構(gòu)造分析研究的專用模塊。Flortran是該軟件面向流場分析研究的專用模塊。Thermal是此中面向熱設計研究的專用模塊。熱分析軟件介紹Flotherm是英國的FLOMERICS企業(yè)開發(fā)的電子設施熱設計軟件，其最明顯的特色是針對電子設施的構(gòu)成構(gòu)造，供給的熱設計組件模型，依據(jù)這些組件模型能夠迅速的成立機柜、插框、單板、芯片、電扇、散熱器等電子

8、設施的各構(gòu)成部分。Flotherm軟件基本上能夠分為前辦理、求解器和后辦理三個部分。前辦理包含ProjectManager、DrawingBoard和Flogate。求解器是Flosolve模塊，它能夠達成模型的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫度場和流場計算。后辦理部分包含Visulation、Flomotion和Table，Visulation達成仿真計算結(jié)果的可視化顯示。熱分析軟件長處ICEPAK是全世界企業(yè)的網(wǎng)格區(qū)分及后辦理技CFD的領(lǐng)導者FLUENT企業(yè)經(jīng)過集成術(shù)而開發(fā)成功的針對電子設施冷卻分ICEMCFD析的專用熱設計軟件。ICEPAK熱分析軟件長處建模能力：除了有矩形，圓形模型外，還有多種復雜形狀模型，如橢球體、多面體、管道、斜板等模型；有thin-conduction薄板模型網(wǎng)格