LED照明燈具的ICEPAK熱分析

摘要：LED照明燈具由于本身體積小功率大的原因，在工作時釋放大量熱量，影響其發(fā)光效率和使用壽命，散熱問題一直是LED照明燈具的一個棘手問題。因此，本文就使用專門的熱分析軟件Icepak對LED照明燈具的散熱問題進(jìn)行探討。通過模擬，探討模型內(nèi)的溫度、速度和壓力分布，以及背板的溫度和壓力云圖，并提出有效的改進(jìn)措施。

1.前言 

自1998年美國  Lumileds Lighting 公司封裝出世界上第一個大功率LED 以來， 大功率LED  以其體積小、效率高、壽命長、節(jié)能、環(huán)保等特點受到國內(nèi)外研究者的青睞。隨著LED芯片的輸入功率不斷增大，LED  的熱量累積越來越多，由于溫度升高而產(chǎn)生的熱效應(yīng)逐漸明顯，從而影響到LED 的使用壽命和可靠性。因此，對大功率LED  進(jìn)行合理的熱設(shè)計，提高其散熱能力成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。 

吳志強(qiáng)在介紹 LED光源諸多優(yōu)點的基礎(chǔ)上，闡述了其應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景。田明航等提出了利用熱管技術(shù)對大功率 LED進(jìn)行散熱的構(gòu)想，設(shè)計了 LED 熱管散熱器的原理結(jié)構(gòu)，并對其傳熱機(jī)理、傳熱路線和各傳熱階段的熱阻進(jìn)行了定性分析和定量分析。 劉一兵等在分析功率LED 受熱效應(yīng)影響的基礎(chǔ)上，從改進(jìn) LED 結(jié)構(gòu)角度來解決散熱問題。指出采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的封裝材料是提高散熱效率的重要途徑，并對密封材料，鍵合材料，散熱基板對散熱的影響作了詳細(xì)的分析。 

由于溫度急劇升高，對 LED 照明燈具的發(fā)光效率和壽命產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，如溫度每升高 10 ℃ 就會導(dǎo)致光衰5~8%，同時導(dǎo)致使用壽命減半。因此，本文就使用 Icepak 軟件探討 LED 照明燈具的散熱問題。 

2.數(shù)學(xué)物理模型 

2.1.問題描述 

LED 照明燈具的機(jī)柜包含34 個 LED熱源（密封在1個腔體內(nèi)），1塊背板，34個翅片，3個風(fēng)扇，和1 個自由開孔。翅片和背板用鋁擠壓型材，每個風(fēng)扇質(zhì)量流量為 0.05kg/s，每個熱源功率為10W，腔體的傳熱系數(shù)為15W/(m2.K)。根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，當(dāng)環(huán)境溫度為20 ℃時，設(shè)備的背板不能超過90 ℃ 。完整的LED照明燈具的模型如圖1所示。 

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