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引言
LED的散热问题将是限制它未来能否在市场上取得更大成功的主要因素。目前业界的很多研究都集中在散热器上,但对LED和散热表面之间的隔层研究较少。
不过,只要我们在设计思路和材料使用上做出一些改变,我们就不仅可以显着提高热管理性能和可靠性,而且还可以得到一个更简化的系统。使用陶瓷作为散热器、电路载体和产品设计的一个部分,要求我们有一些全新的思考模式和意愿,来战胜传统的设计模式。
基于计算流体力学(CFD)的仿真过程支持热优化和产品技术设计。本文将阐述理论根据、概念验证、以及如何最终用陶瓷散热器实现这些改进。
1 模块优化
众所周知,LED的发光效率很高,而且还因为体积很小而深受设计师偏爱。但只有当不考虑散热管理时,它们才真的“很小”。虽然与白炽灯光源高达2500℃的工作温度相比,LED光源温度要低得多。因此,很多设计师最终认识到,散热是一个大问题。尽管LED也产生热量,但它相对来说不是很高,因此散热对LED本身来说还不是一个问题。不过,驱动LED工作的半导体器件允许的工作温度低于100℃。
根据能量守恒定律,热能必须转移到周围区域。LED只能使用100℃热点和25℃环境温度之间的一个很小的温度间隙,因此只提供75 Kelvin。其结果是,需要使用一个较大的表面和powerful散热管理。
两个优化块见图1,Group 1是LED,它基本上是不能触摸的。它的中心部位是一个裸片和一个散热铜金属块,用于连接裸片与LED的底部。从散热的角度看,理想的解决办法是将裸片直接邦定到散热器上。但从大批量生产的角度来看,这一想法在商业上是不现实的。我们将LED看作是一个标准化的不能修改的“目录”的产品。它是一个黑盒子。