缩减高功率LED开发之CFD模拟散热

    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(ComputationalFluidDynamic,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(ThermalInterfaceMaterial,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(BondLineThickness,BLT)散热接口材料的特性，以及材料中空隙的百分比。　　　　依温度模型建立技术　　　　采用星形基体的LED封装使用Flomeric出品的CFD工具Flotherm来建立模型。

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