LED散热情况研究
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第 2期
杨
骏, 等: L E D 散 热 情 况研 究
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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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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 Байду номын сангаас 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
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
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
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.
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
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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
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,
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
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 、
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℃ .
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
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 LEDs