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缩减高功率LED开发之CFD模拟散热

导读: 本篇文章提出建立一个带有散热片高功率LED星形封装的步骤,首先针对采用星形基体的LED封装建立详细的模型,接着在LED星形封装的底部加上散热片,最后再将仿真结果与实验数据进行比较。

  高功率LED的应用日益扩大,但散热问题仍是厂商头痛的课题,而现可借由计算动力分析模型进行LED封装的热能分析,以降低产品设计初期的复杂度,加快产品上市时间。
 
  高功率、高亮度发光二极管(LED)由于具有良好的色彩饱和度、长效寿命,目前正逐渐切入众多照明应用,不过要如何避免LED过热,却是散热设计工程师必须面对的重大考验,因此在设计过程中,计算流体动力分析(Computational Fluid Dynamic, CFD)模型的重要性也愈益突显。本文中将比较采用星形金属核心印刷电路板(MCPCB)的高功率LED,包装在搭配与未使用散热片情况下的实验结果,在进行比较讨论后,将提供一个应用在搭配散热片LED包装上的温度模型建立技术,由此看来,采用CFD模型所取得的结果相当可行,同时也展现出此项技术可应用在LED系统层级的评估上,文章中并将讨论在LED包装上采用散热接口材料(Thermal Interface Material, TIM)所带来的效应。  

  预估LED散热 简化产品设计  

  能够预先推估LED的散热效能表现,对协助设计工程师有效缩短采用LED产品的上市时间已是不容忽略的事实,不过,当热能流动与封装密度越来越高时,LED封装模块的散热设计就变得更加困难,同时模块的设计与热能分析也更为重要,因此CFD的仿真已成为电子产品设计初期热能分析普遍使用的方法,CFD主要包含有流体流动、热传导以及热幅射等相关程序的数值仿真分析。  

  本篇文章提出建立一个带有散热片高功率LED星形封装的步骤,首先针对采用星形基体的LED封装建立详细的模型,接着在LED星形封装的底部加上散热片,最后再将仿真结果与实验数据进行比较。  

  文章的另一个重点则在于TIM对LED封装带来的影响,主要目的是用来找出不同接口厚度(Bond Line Thickness, BLT)散热接口材料的特性,以及材料中空隙的百分比。  

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