大功率LED散熱仿真分析

3．2 熱導率對LED的散熱的影響
只考慮熱傳導與對流，改變不同封裝填充材料如硅樹(shù)脂．得出結果，如圖3所示。即使找到一種熱導率高達7 Wm-1K-1的環(huán)氧樹(shù)脂成分封裝材料時(shí)，相比使用熱導率為0.25 Wm-1K-1的環(huán)氧樹(shù)脂成分封裝材料時(shí)，芯片溫度下降不多，鋁基板溫度只下降了2.271℃，最大功率僅提高了0.69 W。實(shí)際上，熱導率值超過(guò)7Wm-1K-1以上、可商業(yè)化的透明硅樹(shù)脂封裝材料目前尚無(wú)文獻報導。分布云圖如圖4所示。

表2給出透鏡熱導率為0.2 Wm-1K-1時(shí)，不同熱沉材料的導熱系數對于LED最大功率影響。由表2看出，熱沉材料對于LED的最大散熱能力的影響很小。

綜上所述，熱導率變化對LED最大功率影響微弱。
3．3 增加散熱面積對LED散熱的影響
表3為3種不同散熱方式對LED的溫度分布、最大功率的影響?？梢钥闯?，增加散熱面積是很好的散熱方式，可以輕易地提高LED器件散熱能力，這是目前LED產(chǎn)品所普遍使用的散熱方式之一。然而缺點(diǎn)也很明顯：影響成本、增加產(chǎn)品重量、影響封裝密度。無(wú)限度地提高LED散熱片面積顯然不現實(shí)，因此一般使用1.5inch2散熱片提升LED產(chǎn)品最大功率至10 W左右，出于成本等因素就不能繼續提高。

3．4 對流方式對LED散熱的影響
常見(jiàn)對流散熱方式有兩種：自然對流和強制對流。固定結構的散熱與表面傳熱系數有關(guān)?？绽浞绞綍r(shí)，不同傳熱系數對最大功率的影響如圖5所示。強對流方式在一定速度內會(huì )大大提高LED產(chǎn)品的散熱能力，有助于提高散熱效果。

綜上所述，無(wú)論是增加散熱面積還是增加對流速度都不能無(wú)限制地提高散熱能力，其原因在于：當散熱結構、方式固定后，即使LED導熱率有所上升，也無(wú)法真正大幅度降低芯片溫度；事實(shí)證明增加散熱面積，可以促進(jìn)散熱。但由于成本限制，且不可能無(wú)限制地增加散熱面積，因此，要提升LED產(chǎn)品的散熱能力，關(guān)鍵要在最大努力增加散熱面積時(shí)，尋找一種可以快速將上表面熱量帶走的散熱方式。

4 結語(yǔ)
利用ANSYS軟件對大功率LED進(jìn)行三維有限元熱分析，并繪制了其受不同因素影響時(shí)器件的溫度云圖，通過(guò)比較各種因素對散熱性能的影響，得出結論：在經(jīng)過(guò)必要的選材優(yōu)化后，對于材料熱導率的追求只是對提高LED散熱能力細枝末節地修改，想要大幅度地提高LED的散熱能力，關(guān)鍵是增加散熱面積與改變散熱方式。