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电子散热设计基础理论内容第一节 概述 1 第二节 热传导 1 第三节 热辐射7 第四节 热对流8 第五节 影响对流换热的因素11 5．1 流体运动产生的原因5．2 流动状态的影响5．3 流体物性的影响5．4 温度因素的影响5．5 几何因素的影响5．6 其他第六节 复合换热20 第七节 模拟分析软件ICEPAK在传热设计中的应用 22附件1，ICEPAK在传热设计中的应用举例电子散热设计基础理论第一节 概 述传热现象在自然界普遍存在，有温差的地方就会有热量传递发生。
具体到在工程技术领域中，掌握传热体系内的传热量和温度分布最具有实际意义。
一般来说，对于无内热源的稳定传热过程，传热量（Q 或q ）和传热温差⊿t 的关系可表示为下列一般形式：Q=qF=⊿t/ R W 或 q=Q/F=⊿t/r W/m 2式中Q 亦称热流量。
q 亦称热流率或热流密度，⊿t[℃]亦称传热推动力，F[m 2]为传热面积，R[℃/W]为热阻，r =RF[m 2. ℃/W]称单位面积热阻.传热的基本方式有传导、辐射和对流三种，但实际换热过程往往是以一种形式为主的复合换热方式。
下面，结合实践经验，对这几种理论分别加以阐述。
第二节 热 传 导同一物体内部或互相接触的物体之间，当温度 不同但没有相对的宏观位移时的传热方式叫热传导 或导热。
微观来看，气体导热基于分子或原子的彼 此碰撞；液体和非导电固体导热的机理是分子或原 子振动产生的弹性波作用；而金属导热则主要靠自由电子的扩散传播能量[s] 。
其微观现象如（图2-1） 热源 所示， 从图中可以看出，热传导是热量从高温部分（图示最红色）往低温部分均匀传递，温度随之降低。
图2-1 热传导微观示意图导热的基本规律是付立叶（J.B.J.Fourier ）定律：式中 代表等温面法向温度梯度，k[W/m ℃]为导热系数，代表物质的导热能力，各类物质的k 值查附录1~8，一般情况下大致为：气体 0.01~0.6 W/m. ℃; 液体 0.01~0.7 W/m. ℃; 非导电固体 0.02~3.0 W/m. ℃; 金属 15~420 W/m. ℃; 绝热材料 <0.23 W/m. ℃;同一物质的k 值并非常量,通常受温度影响较大,但也与纯度、湿度和压力等有关。
电力电子器件散热的基本原理(1)——热传导中的“热阻”概念散热的基本原理一个工作中的电力电子器件由于种种原因本身要发热。
如何驱散掉这些热呢?人们发明了“散热器”，实际上它是一种热交换器。
把器件的发热面与散热器平面紧贴一起，热就从器件传到温度较低的散热器上，然后通过流动的空气、水或其他介质吸收散热器上的热并把它带走。
此时，我们可以看到存在着一条热流通道，它是从热源——发热的器件芯片开始到带走热的介质为止。
如果在这条热流通道中固体部分用的是高导热系数材料、流体部分又是热容高的材料，那么热就散的快，也就是热流遇到的阻力小。
这里提出了一个“热阻”概念。
如用R表示：热阻： R= (Td - Ta)/PTd是发热点d点温度、Ta是周围流动介质a点温度、P是发热点的发热功率。
在此，热流是由d点向a点流动，Td > Ta ，此时R即为d点到a点热阻。
在电力电子器件中，设芯片温度为：Tj、流动介质温度为Ta热阻： Rja = (Tj - Ta)/P当Ta为一定，发热功率P恒定时,热阻Rja 越小，芯片温度Tj也越小。
Rj-a 由三部分热阻叠加。
ⅰ，芯片到器件外壳，热阻为Rjc;ⅱ，由器件外壳到散热器，热阻为Rcs;ⅲ，散热器到周围介质，热阻为RsaRja = Rjc + Rcs + Rsa第一项由器件制造者设计决定，第二项很小，装置设计者要考虑的就是第三项：Rsa为叙述方便，先从强迫空气冷却(风冷)说起。
在风冷条件下Rsa 由以下几个因素决定：ⅰ，散热器材质的热导率越大越好;ⅱ，散热器与空气接触面面积越大越好;ⅲ，风速大比小好;但要注意的是：风机吹出的风是流体，同样遵循流体运动原理。
即前方阻力小风速就大，流量增大;前方阻力大，风速就小，流量减小，有如并联电路的欧姆定律。
所以不能用减小散热片的间距多加翅片，来单纯达到加大散热器的表面积的效果。
因为间距一小，空气阻力增加，风在间隙处很难进去。
此时，如在散热器周边没有阻挡物，大量的风就从周边通过。
LED散热基础培训教程LED散热是LED灯的一个重要组成部分，也是其正常工作不可缺少的。
因此，对于LED产品制造企业来说，散热技术是必须掌握的技能之一。
本文将介绍LED散热基础培训教程，以帮助初学者了解LED散热的基本知识和技术。
一、什么是LED散热？散热是指将热量从热源中传输到周围环境中去的一种物理现象。
LED散热就是让LED灯的发热部分和整个灯具的热量快速有效地散发到周围环境中去，从而保证LED产品正常工作。
二、为什么需要LED散热？LED灯在工作时会产生热量，如果不能及时有效地散发出去，就会造成灯具温度升高，从而降低其寿命和性能表现。
此外，高温还会影响LED灯的色温和亮度等参数，严重影响产品的品质和稳定性。
三、LED散热的主要方法有哪些？1、自然散热：利用LED灯本身对环境温度的适应性，通过一定的散热结构使灯具自然散热。
2、强迫散热：通过使用外部散热器件，如风扇、散热片、散热胶等，强制促进LED灯的热量散发，提高散热效率。
四、LED散热的设计原则是什么？散热设计的目的是为了在保证灯具寿命和稳定性的同时，提高产品的性能和降低成本。
其中，LED散热设计的主要原则包括：1、散热面积要充分：散热面积越大，散热效果越好。
2、散热结构要合理：合理的散热结构能够提高散热效率和降低成本。
3、散热材料要适当：选择适当的散热材料能够提高散热效率和降低成本。
4、产品的整体设计要合理：良好的产品整体设计能够提高整个产品的使用寿命和性能。
五、LED散热的常见问题有哪些？1、灯具温度升高：导致LED灯的寿命降低和产品性能变差。
2、灯珠不良：不良的灯珠会影响产品的品质和性能。
3、散热片脱落：散热片脱落会引起LED灯的损坏，影响产品寿命。
4、散热结构不合理：不合理的散热结构会导致散热效率低下，影响产品品质和性能。
六、如何进行LED散热问题的排查？1、使用红外热像仪进行温度检测，找出热点区域。
2、检查灯珠的工作状态，是否有不良的灯珠。
LED散热基础培训教程一、引言LED（LightEmittingDiode）作为一种新型的绿色光源，具有节能、环保、寿命长等优点，已广泛应用于照明、显示屏、指示等领域。
然而，LED在工作过程中会产生热量，若不能有效地散发这些热量，将会影响LED的光效、寿命和稳定性。
因此，LED散热技术的研究和应用至关重要。
本教程将介绍LED散热的基础知识，帮助读者了解LED散热原理和散热材料，提高LED产品的散热性能。
二、LED散热原理1.热传导：热传导是指热量从高温区域传递到低温区域的过程。
在LED中，热量通过材料（如基板、散热器等）的分子振动传递。
提高材料的热导率有利于提高散热性能。
2.对流：对流是指流体（如空气、水等）在温度差的作用下，热量通过流体流动传递的过程。
在LED散热中，空气对流是一种常见的散热方式。
通过优化散热器的设计，可以提高空气对流的效率。
3.辐射：辐射是指物体表面以电磁波的形式向外界传递热量的过程。
在LED散热中，辐射散热主要发生在LED器件表面与周围环境之间。
增加散热器表面积可以提高辐射散热效果。
三、LED散热材料1.散热基板：散热基板是LED散热系统的核心部件，其作用是将LED产生的热量迅速传递到散热器。
常用的散热基板材料有铝、铜、陶瓷等。
其中，陶瓷基板具有热导率高、热膨胀系数低等优点，适用于高功率LED。
2.散热器：散热器是LED散热系统的重要组成部分，其作用是增大散热面积，提高散热效率。
散热器材料有铝、铜、石墨等。
散热器的设计应考虑空气对流的优化，如增加鳍片、采用热管等技术。
3.热界面材料：热界面材料（TIM）填充在散热基板和散热器之间，降低两者之间的接触热阻。
常用的热界面材料有导热硅脂、相变材料等。
选择合适的热界面材料对提高LED散热性能具有重要意义。
四、LED散热设计1.散热器设计：散热器的设计应考虑散热面积、空气对流等因素。
增加散热器的鳍片数量、优化鳍片形状和分布可以提高散热效率。
热参数热参数电子组件热管理技术中最常用也是重要的评量参考是热阻（thermal resistance），以IC封装而言，最重要的参数是由芯片接面到固定位置的热阻，其定义如下：热阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj为接面位置的温度，Tx为热传到某点位置的温度，P为输入的发热功率。
热阻大表示热不容易传递，因此组件所产生的温度就比较高，由热阻可以判断及预测组件的发热状况。
早期的电子热传工业标准主要是SEMI标准，该标准定义了IC封装在自然对流、风洞及无限平板的测试环境下的测试标准。
自1990年之后，JEDEC JC51委员会邀集厂商及专家开始发展新的热传工业标准，针对热管理方面提出多项的标准，其中包含了已出版的部分、已提出的部分建议提出的部分，热管理相关标准整理成如图一之表格分布。
和SEMI标准相比，虽然基本量测方式及原理相同，但内容更为完整，另外也针对一些定义做更清楚的说明。
SEMI的标准中定义了两种热阻值，即θja及θjc，其中θja是量测在自然对流或强制对流条件下从芯片接面到大气中的热阻，如图二（a）所示。
由于量测是在标准规范的条件下去做，因此对于不同的基板设计以及环境条件就会有不同的结果，此值可用于比较封装散热的容易与否，用于定性的比较，θjc是指热由芯片接面传到IC封装外壳的热阻，如图二（b），在量测时需接触一等温面。
该值主要是用于评估散热片的性能。
和θ之定义类似，但不同之处是Ψ是指在大部分的热量传递的状况下，而θ是指全部的热量传递。
在实际的电子系统散热时，热会由封装的上下甚至周围传出，而不一定会由单一方向传递，因此Ψ之定义比较符合实际系统的量测状况。
Ψjt是指部分的热由芯片接面传到封装上方外壳，如图二（d）所示，该定义可用于实际系统产品由IC封装外表面温度预测芯片接面温度。
Ψjb和Θjb类似，但是是指在自然对流以及风洞环境下由芯片接面传到下方测试板部分热传时所产生的热阻，可用于由板温去预测接面温度。
电子散热要诀夏俊峰 2011.01.12本文简述LED 应用中的一些散热设计方法。
本文没有详细对每种散热方法的实验方法或实际案例和数据的介绍。
本文只是针对方法做介绍，目的是起到提示、授人与渔的作用，故题目及内容就是“要诀”。
本文的结论都是经过实验验证的，希望读者也能够根据理论、根据要诀去实验，自己得出需要的数据和经验。
目 录1散热的基本理论 2散热设计的一般原则 3散热设计的一些错误认识 4散热器材料的选择 5散热器表面处理 6散热器放置方式 7翅片设计的问题 8自然散热与强迫风冷 9 热源与散热器间的介质10 烟筒的作用及设计11 铜材散热器还是铝材散热器12 关于铝基板版权所有 转载请注明出处1. 散热的基本理论 理论是很多人经过了很多年不断地实践而总结、并经过重复验证的规律。
学好理论，就能有目标地实践，少走弯路。
对于理论，也要搞清它的适用条件。
1.1 比热容与温升在初中物理就讲到这方面的内容。
物体吸收或放出的热量与温度变化的关系如下：Q ＝Cm （T2－T1）＝Cm ΔT(1)式中： Q ：吸收的总热量C ：比热容m ：物体质量 T1：物体吸（放）热前的温度T2：物体吸（放）热后的温度ΔT ：物体吸（放）热前后的温度差千万要注意：公式（1）是在理想绝热、稳态的情况下的计算公式！1.2 传导散热相关的理论公式：Q ＝k S ΔT / L（2） 式中： Q ：传导热量（W ）k ：导热系数（W/m 2K)S ：截面积（m 2）ΔT ：温度差（K ）L ：传导路径长度（m ）从公式（2）可见，单位时间内传导的热量与众多因素相关。
就形状基本相同的不同材料的散热器，导热系数是影响导热的重要因数。
对相同的材料，传热路径的截面积是影响传热的重要因素。
1.3 辐射散热相关的理论公式：Q=εσS T 4（3）式中： Q ：辐射热量（W ）ε：表面辐射率（W/m 2K ）σ：黑体辐射常数，5.68×10－8（W/m 2K 2)S ：辐射表面积（m 2）T ：绝对温度（K ）在辐射散热中，虽然散热量和温度的四次方成正比，但是由于公式中的常数值很小，所以将温度的影响给“压”了下来，使得影响散热的主要因素归结于表面辐射率和表面积。
