照明用大功率LED阵列散热设计与仿真分析 毕业设计Word文档下载推荐.docx

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原始资料包括：

ICEPAK4.1使用说明；

LED照明阵列。

设计技术要求：

在研究大功率LED封装的热特性的基础上，设计LED照明阵列的散热器，对LED照明阵列建立等效热阻网络模型，软件仿真和试验验证来说明散热器能够满足LED照明阵列的散热要求。

Ⅲ、毕业设计（论文）工作内容：

1）LED封装的热特性研究；

2）建立LED照明灯具散热系统等效热阻网络模型；

3）LED照明阵列的软件仿真分析；

4）试验验证

Ⅳ、主要参考资料：

《传热学》.高等教育出版社.2004年5月.杨世铭，陶文铨编著．

《电子制造技术基础》.机械工业出版社.2005年5月.吴懿平，丁汉编著．

工程系统工程系学院（系） 飞行器设计（可靠性）专业类 341401 班学生 王传亮

毕业设计（论文）时间：

2008 年2月18日至2008年6月14日

答辩时间：

2008年6月18日成 绩：

指导教师：

兼职教师或答疑教师（并指出所负责部分）：

系（教研室）主任（签字）：

注：

任务书应该附在已完成的毕业设计（论文）的首页。

学位论文的声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。

尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。

若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。

作者：

王传亮签字：

时间：

照明用大功率LED阵列散热设计与仿真分析

学 生：

王传亮指导教师：

高 成

摘 要

白光LED灯具具有寿命长、耗电小、发光效率高等优点，是被寄予厚望的半导体光源，在光效、寿命以及环保等方面具有以往光源所无法比拟的优势。

大功率白光LED由于散热问题以及价格高等技术性问题，在民用照明领域还没有全面普及。

本文针对某大功率LED照明阵列，研究国内外LED封装和散热技术的发展现状和发展趋势、常用的散热器类型与选择方法、影响散热器散热效果的因素的基础上，为

LED照明阵列设计了铝制肋片式散热器，为验证设计的散热器能够满足LED照明灯具的散热要求，需要验证LED的结温低于设计目标125oC。

验证LED的结温，论文对LED照明阵列建立等效热阻网络模型，分析得到的壳温与结温的关系，然后利用ICEPAK软件对LED照明灯具进行热分析，得到壳温，再由壳温计算获得结温，最后用试验来验证仿真结果的正确性。

通过建模仿真分析并经过试验验证获得LED的最高壳温为79.6oC，计算得到LED的结温为80.4oC，表明对于大功率LED器件，在背板加装肋片散热器可以有效提高大功率LED器件的散热性能，同时铝材料相对价格较低可以降低LED照明灯具的生产成本，提高产品的市场竞争力。

关键词:

白光LED，封装，散热器，仿真

Lightingbyhigh-powerLEDarraythermaldesignandsimulationanalysis

Author:

WangChuanliang

Tutor:

GaoCheng

Abstract

WhiteLEDlightshavelonglife,smallpowerconsumption,higherluminousefficiencyadvantagesarehighhopesforsemiconductorlightsource,inthelightefficiency,lifeandenvironmentalprotection,andwiththepastbytheincomparablelightoftheadvantages.High-powerwhiteLEDduetoheatandhighpricesoftechnicalproblems,incivilianareasoflightinghasnotbeenuniversalcoverage.

Inthispaper,ahigh-powerLEDlightingarraytostudyathomeandabroadLEDpackageandcoolingtechnologydevelopmentstatusanddevelopmenttrendofthetypecommonlyusedradiatorandtheselectionmethod,theimpactoftheradiatorcoolingeffectonthebasisoffactors,LEDlightingarraydesignforthealuminumfin-radiators,radiatorinordertoverifythedesignofLEDlightingtomeetthecoolingrequirements,theneedtoverifytheLEDjunctiontemperaturebelowthedesigngoalof125oC.LEDverifythejunctiontemperature,LEDlightingarrayofpaperstoestablishtheequivalentresistancenetworkmodel,theanalysisoftheshellLEDjunctiontemperatureandthetemperature,andthenusingsoftwaretoICEPAKLEDlightingthermalanalysisconductedbyShelltemperature,andthenfromShell-calculatedjunctiontemperature,withthefinaltesttoverifytheaccuracyofthesimulationresults.

ModelingandsimulationanalysisLEDthemaximumtemperaturefortheshell79.6oC,calculatedbytheLEDjunctiontemperaturefor80.4oC.Thatthehigh-powerLEDdevices,intheinstallationofbackfinradiatorcaneffectivelyimprovethedevice'

shigh-powerLEDcoolingperformance,whilealuminiumpricesrelativelylowLEDlightingcanreducetheproductioncosts,improvingproductmarketcompetitionForce.

KeyWords:

WhiteLED，Packaging，Radiator，simulation

北京航空航天大学毕业设计（论文）

第v页

目 录

摘 要 V

目 录 III

1绪论 1

1.1课题的来源和意义 1

1.1.1课题的来源 1

1.1.2课题的意义 1

1.2国外内LED封装的研究现状及发展趋势 1

1.2.1国外功率型LED封装技术发展现状 1

1.2.2国内功率型LED封装技术发展现状 2

1.2.3LED封装技术发展趋势 3

1.3主要的研究内容和实施方案 4

1.3.1研究内容 4

1.3.2实施方案 5

2大功率器件的散热方法及设计要点 6

2.1引言 6

2.2常用的散热方法 6

2.2.1自然对流散热方法 6

2.2.2强制对流散热方法 6

2.2.3液体冷却方法 7

2.3散热方法的选择 7

2.4常用的散热器类型 7

2.5影响散热器散热效果的因素 8

2.5.1几何因素的影响 8

2.5.2界面热阻的影响 9

2.5.3功耗的影响 10

2.5.4环境温度的影响 10

3LED的封装热特性 12

3.1引言 12

3.2热效应对大功率LED的影响 12

3.3常用的LED封装结构 12

3.3.1硅基倒装芯片结构 12

3.3.2基于金属线路板结构 13

3.3.3微泵浦结构 13

3.4LED的封装材料 14

3.4.1基板材料 14

3.4.2粘贴材料 14

3.4.3环氧树脂 14

3.5提高大功率器件散热性能的措施：

14

4热阻网络模型的建立与分析 16

4.1引言 16

4.2热阻的概念 16

4.3建立热阻网络 16

4.4热阻网络模型分析 17

5某照明用大功率LED阵列的散热设计 19

5.1LED阵列简介 19

5.2LED阵列散热器的设计 19

5.2.1散热器结构的确定 20

5.2.2几何参数的选取 20

5.2.3散热器的材料 20

5.3LED照明阵列热阻网络模型 21

5.4LED结温的计算 21

6LED照明阵列的仿真分析 23

6.1引言 23

6.2ICEPAK软件概述 23

6.2.1理论基础 23

6.2.2Icepak技术特点 23

6.2.3应用范围 24

6.3模型的建立 24

6.3.1概述 24

6.3.2线路板的建模 24

6.3.3散热翅片建模 26

6.3.4LED芯片的建模 27

6.3.5LED外壳两端及上表面建模 29

6.4网格的划分与求解分析 30

6.4.1网格划分 30

6.4.2求解 30

6.4.3温度显示 31

6.4.4LED结温的计算 32

7试验验证 34

7.1引言 34

7.2试验条件确定 34

7.3试验过程 34

7.4试验结果分析 35

结论 36

致 谢 37

参考文献 38

附录 39

1 绪论

1.1课题的来源和意义

1.1.1课题的来源

目前在照明领域正酝酿着一场变革，大功率LED在照明领域逐渐取代传统光源，大功率白光LED以其体