大功率LED灯热分析上机指导书

大功率LED灯热分析上机指导书一、 问题：一个热功率为5W的大功率LED灯，整体图形如图1，整个灯由发光部件和散热装置（热沉）组成，其中，发光部件的结构如图2所示，从上至下：最上层是透明环氧树脂，其直径d=17mm,厚度=2mm；接下来是LED晶片层，它是整个灯的核心部位，也是主要产热部位，主要由SiC与其它封装材料组成，直径d=17mm，厚度=0.02mm；再下一层与LED晶片紧连接的是衬底、导热银胶等，并且根据商家给出数据，从P-N结到导热银胶这一环节的出厂总热阻为10k/w；散热装置（热沉）主要由基板、肋基以及其周围的36个肋片组成，是铸铝材料。基板直径40mm ，厚3 mm，肋基厚3 mm，长24mm，肋片厚1.5mm,取肋高7mm,肋长24mm,两肋片间距2.5mm。表一 材料参数材料环氧树脂复合层铸铝导热系数 /()1.71.396图1结构图 图2 LED灯珠 条件假设：（1）由于涂在芯片上荧光粉较薄，对散热的影响不大，从而忽略荧光粉的热阻。（2）假设透明树脂、LED晶片、导热膏、铜层、热沉各层面间接触良好，从而忽略接触热阻。（3）假设LED晶片为一体热源，且其热功率为5w。（4）假设环境温度恒定，且设为35摄氏度。二、 要求1）热阻网络图通过以上简化及假设，使得传热过程及热阻的计算变得简单，由情况画出传热热阻网络图；2）通过热阻网络法，忽略辐射散热，取表面对流换热系数为7w/(m2k)计算结温；3）查取合适的自然对流关联式，编程校核表面对流换热系数；当计算表面对流热阻时，可设定环氧树脂表面的对流换热系数和肋片表面的对流换热系数一致，通过编程校核出最终的对流换热系数值。4）当考率表面辐射散热时，编程计算该问题各节点温度。附注：1）计算参考步骤初设对流换热系数值不加辐射时的结温Tj1计算肋基温度辐射热阻加入辐射时的结温Tj2加入辐射时的肋基温度按实验关联式求得对流换热系数求得结温Tj3比较Tj2 和Tj3 若不相等则改变初设值