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LED集成模组电热特性分析与散热仿真设计

郭海青  
【摘要】:LED具有节能、可靠性好、环保、寿命长、效率高等优点,被业界看作替代传统照明器具的最大的潜力商品之一。尤其近些年大功率LED照明产品在各行各业都得到了广泛的应用,如路灯照明、景观照明、日常照明等领域。但随着应用场合对高亮度、大功率的要求的提高,促进了LED集成光源的发展,但是这样会导致LED的热量过大,因此,热问题明显的成为制约LED发展的一大因素,其散热问题亟待解决。 本文先从对LED集成模组的电热特性分析着手,给出了不同驱动方式对其特性的影响;通过对热传递理论进行了研究分析,结合LED照明光源本身的结构特征,构建了单芯片和多芯片光源的数学模型;最后对光源的散热结构进行了优化设计并通过利用ANSYS有限元软件完成了对LED光源的热仿真设计的工作。 本文对大功率LED技术的国内外研究现状及发展趋势做了简明的论述,介绍了本文的研究目的及意义。在明确研究目的及意义的基础上开展研究内容。首先对大功率LED单芯片及多芯片的电热特性进行分析,得出集成光源与单芯片光源的区别,由于电热特性对其热管理有很大的影响,因此为之后的散热优化分析提供了依据。然后通过对有限元的分析建立热模型,在此针对大功率LED灯具散热器结构进行了优化设计,主要从散热器PIN的长度、间距及散热器表面结构三方面进行优化设计,并通过ANSYS有限元软件对各种方案做仿真得到相应的散热情况,比较各种方案,确立了最后的优化方案,并且设计了一种适用于10W集成光源的散热器结构。最后,通过对实际产品的数据测试对本文的仿真设计进行验证,从而证明优化方案的合理性。 本文对LED集成模组的电热特性分析与各种散热器结构的优化设计与仿真,获取了各种情况下的数据,为大功率LED热管理提供理论依据,扩大了LED的应用领域。


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