【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文

本文针对65×65mm一面设有九颗1×1mm、1W的LED芯片，另一面为肋片的铝制散热片，利用数值法求解三维稳态导热微分方程，利用计算机专用软件计算得到不同LED芯片分布时，散热片芯片表面的温度分布，根据其温度场来分析LED芯片分布对其散热的影响。结果是：九颗芯片集中在一起散热效果最差，芯片之间的距离应达到5mm以上，其芯片温度可降低近5℃以上。

引言 LED照明，由于节能显著，被认为是下一代照明技术。LED是冷光源，其光谱中不包含红外部分，而目前LED发光效率仅达到20%，也就是说有80%以上的电能转换成热能。

如果热量不能有效散出，芯片的温度上升，会导致光效下降，光衰加剧，严重时烧毁芯片，LED芯片散热是当前LED照明发展中的一大未解决的问题。LED芯片的散热过程并不复杂，只是一系列导热过程再加对流换热过程，温度范围不高，属于常温传热，其内的导热过程，完全可以运用计算机专用软件求解三维导热微分方程，计算分析出LED芯片中、散热片内的导热过程，以及散热片外表的对流换热，分析出整个传热过程中主要的热阻在何处，什么原因造成的，可以得到一非常清晰的解，使人们有的放矢。

但当前LED散热以及同类的半导体芯片散热，都缺少这一基础性和指导性的研究，即使有人做了，但不为众人所知。由此造成当今LED散热技术就像春秋战国时代样，出现采用热管，甚至提出采用回路热管。

本文仅从LED芯片分布不同，来研究分析其对散热的影响，将对LED芯片中的设计和制造起着指导性意义。

1、计算模拟的模型图1 如图1所示，铝制散热片的一侧面设有9颗1×1mm，1w的芯片，还有0.1mm厚导热系数取4w/(m·k)的绝缘导热层，肋片的总面积为 m2，空气对流换热系数为 =6 w/（m2·k），铝的导热系数取202 w/(m·k)。为简化计算，不考虑肋片内的导热问题，由肋片散热面简化折算成65×65mm，对流换热系数为 85w/（m2·k）的对流换热面。

也就是求解一侧面为对流换热面(=85w/（m2·k）)，另一侧为9颗芯片(1×1mm，1w)的铝块（65×65×3mm）在芯片间距不同时其内部的温度场。求解方程：即为三维稳态导热微分方程，通常称为拉普拉斯方程式。

利用专用的计算软件求解。

2、计算结果 图2为：不同芯片间距，LED芯片所处的散热片金属表面，过中心点的温度分布。 芯片间距L取1mm、2.5mm、5mm、7.5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm。

当L=1mm时，即9颗LED芯片集中在一起，之间没间隙。表1列不同芯片间距，LED芯片所处散热片金属表面