基于FLOEFD的散熱器翅片間距仿真設(shè)計

熱設(shè)計 2025-07-17

隨著LED(發(fā)光二極管)的功率?發(fā)光強度和發(fā)光效率大幅度提高,LED作為新型照明光源在市場中的份額逐漸提高,給現(xiàn)代社會生活質(zhì)量的提高帶來了不可估量的影響,正在引發(fā)一場全球照明領(lǐng)域的革命?

但是,LED照明產(chǎn)品仍有極大的技術(shù)問題亟待解決,如LED的散熱問題就是其中之一?因為LED的發(fā)熱量大,并且是溫度敏感器件?LED的溫度升高會影響其壽命?光效?光色(波長)?色溫?光形(配光)?以及正向電壓?色度和電氣參數(shù)以及壽命等?所以,散熱設(shè)計是LED照明產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一?

1 LED散熱原理

熱交換的三種基本方式為:熱傳導(dǎo)?對流和熱輻射?通俗的說,熱傳導(dǎo)是將熱量勻化或傳導(dǎo)到指定位置;熱對流是將熱源表面的熱量與介質(zhì)(常為空氣?水等)發(fā)生熱交換,結(jié)果使表面的溫度降低;熱輻射是將熱源的熱量通過波的形式(紫外線?可見光線?紅外線等)發(fā)散到周圍的空間中?

對流傳熱的基本公式是牛頓冷卻公式:

2 LED散熱途徑

LED芯片是發(fā)熱主體?首先LED芯片的熱量通過LED芯片的基片再通過固晶方式傳遞至封裝熱沉(heatsink)上面,然后熱量通過熱沉傳遞至鋁基PCB上,最終鋁基PCB與金屬制(一般為鋁)散熱器結(jié)合,將熱量傳遞至燈具外部,到達空氣環(huán)境中?一般LED芯片的熱量最終到達空氣中需要經(jīng)過如下各層材料傳導(dǎo)?

3模擬的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和條件

產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)由LED?鋁基板?導(dǎo)熱硅膠墊和散熱器組成,具體尺寸和結(jié)構(gòu)如圖1,散熱器翅片間距A為可變,基本設(shè)計參數(shù)如下?

LED:OSRAM OSLON,10PCS,總功率為25W(3.15V×0.8A×10PCS),發(fā)熱功率為21.3W(25W×0.8);

鋁基板,基材為鋁,導(dǎo)熱率為200W/m·K;

導(dǎo)熱硅膠墊,厚度0.3mm,導(dǎo)熱率為5W/m·K;

散熱器,材料為AL6063-T5,導(dǎo)熱率為202W/m·K;

LED間距B:25mm×25mm?

4仿真軟件和仿真設(shè)計條件

FloEFD是新一代流體動力學(xué)分析的革命性工具,全球唯一完全嵌入三維機械CAD環(huán)境中高度工程化的通用流體傳熱分析軟件,真正實現(xiàn)了仿真分析流程與設(shè)計流程的無縫結(jié)合,成為從事于流動?換熱相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)/設(shè)計工程師的高效工具?計算3D模型如圖2,模擬參數(shù)設(shè)計如表1?