應用 | ANSYS Icepak-LED燈具散熱

2017-03-10 by:CAE仿真在線來源:互聯網

LED是一類可直接將電能轉化成可見光和輻射能的發光器件,具有工作電壓低、能耗小、發光響應時間短等等特性。近年來,LED發展迅速,在結構、性能等方面取得了長足的進步,但是制約LED照明燈具發展的突出瓶頸問題是如何降低大功率LED的熱阻、結溫等,以提高產品的可靠性和壽命。

目前成熟的LED輸入功率一般為1W,其中大約5%-10%的能量轉化為光能,其他的則轉化為熱能,由于芯片面積較小,熱流密度可達到100W/CM2,芯片溫度的過高,一方面會減少芯片出射的光子,降低發光效率;另一方面,結溫過高使得芯片的發射光譜發生移動,色溫質量下降,同時LED壽命會大大降低,引起局部器件的熱變形。因此如何通過合理的散熱設計控制LED燈具的溫升是保證LED正常工作急需解決的問題。

理論上計算燈具的散熱情況、燈具所處環境的流場等是非常困難的,主要是:傳導、輻射和對流換熱同時起著作用,而局部區域對流是處于密閉空腔內,邊界條件十分復雜;傳導計算也需要通過多層導熱物質、多層界面,截面積通常不均等,導致熱流線分布、溫度梯度等很難計算得到;另外,由于LED燈具照明幾何非常復雜(不規則),很多變量諸如換熱系數、熱流矢量圖等等參數,通過解析求解,很難得到,因此計算LED燈具內的溫度場、流場等是非常困難。

ANSYS Icepak可以按照LED真實的幾何結構,建立相應的模型,然后進行計算,得到燈具周圍的流場和溫度分布,燈具各部件得溫度分布云圖等等。LED結構工程師可以對LED燈具設計不同的散熱方案(散熱器),使用Icepak可以模擬仿真得到不同方案的溫度分布,可以有效地指導結構工程師進行散熱器方案的選擇,節約大量的實驗成本和人力成本。

ANSYS Icepak工作原理如下: