近年来随着大功率高亮度 LED 芯片 的研制成功及其发光效率的不断提高,越来越多的 大功率LED 开始进入照明领域。随着LED芯片输出功率的不断提高,对大功率 LED灯 具 散热技术也提出了更高的要求。本文以LED高端特种照明应用为导向,对大 功率LED 灯具进行了热仿真,使读者可对LED灯具的热场分布有直观明确地了解。通过模拟仿真分析,缩短了分析计算时间,提高了优化设计能力,使产品能够快速地进入市场。

　　1　引言

　　随着温度升高,LED的失效率会大大增加,而且光衰会加剧、寿命也会缩短,因此热设计是LED灯具结构设计中不可忽略的一个环节。 大功率LED灯 具设计除了要成功实现产品的功能之外,还必须充分考虑产品的稳定性、工作寿命和环境适应能力等,而这些都和温度有着直接或间接的关系。数据显示,45%的 电子 产品损坏是由温度过高引起的,可见散热设计的重要性。

　　现在市场上很多LED灯具产品给出的温升指标大部分都是基于灯具外壳的温度相对于环境温度的差异,用这种方法来衡量灯具散热性能存在着一定的局限性。因为与LED 器件性能直接相关的是其PN结的结温,我们关心的最终指标是结温的高低,而不是灯具表面的温度。不同灯具在LED 光源 的选取、灯具材料的使用、生产工艺以及散热设计等各方面都有很大不同,导致从LED的PN结到灯具外壳的热阻都有很大的差异。

　　2　LED灯具结构

　　需要进行热传导分析的LED 灯具有2 类( 4种) ,分别为由单粒LED组合和由灯带组合。由单粒LED组合的灯具有14粒和18粒2种,由 LED灯带 组合的灯具有20W和30W 2种。以18粒LED灯具为例,其结构如图1所示。

图1　18粒LED灯具结构模型图

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