高功率LED開發(fā)之CFD模擬散熱解決方案

　　要計(jì)算垂直通過芯片的熱阻，須測(cè)量芯片黏合層、芯片墊片、TIM、散熱片以及與基體間的介電層，每階層都各自擁有自己的導(dǎo)熱特性(表2)，其中通過芯片，也就是接面到外部環(huán)境的熱阻Rja可透過方程式(1)、(2)加以計(jì)算：

　　其中RJ-MS=10 ℃/W

　　Rja代表熱能由LED芯片傳遞到外界的能力，也就是說，Rja的數(shù)值越低、散熱效能越好，圖2分別顯示封裝結(jié)構(gòu)的3D、2D橫切面圖，有助于了解整個(gè)散熱路徑。

　　圖2　上圖為LED星狀包裝的3D剖面圖，下圖為帶散熱片LED星狀封裝的2D剖面圖。

　　進(jìn)行數(shù)值分析/實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　安排在MCPCB上的LED封裝通常采用鋁擠方式做為基底，一百一十根鰭片的鰭片型散熱片則透過導(dǎo)熱膠帶黏貼在星形MCPCB背面，封裝以1.2瓦驅(qū)動(dòng)，焊接點(diǎn)的溫度TMetalSlug則透過安排在封裝散熱塊上的熱電偶加以測(cè)量(圖3)，測(cè)量只有在溫度到達(dá)穩(wěn)定時(shí)才進(jìn)行。

　　圖3　Moonstone LED封裝上的測(cè)量點(diǎn)

　　表2為仿真模型結(jié)果與測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，可視化仿真結(jié)果分別顯示在圖4，當(dāng)仿真結(jié)果溫度高于測(cè)量溫度時(shí)，代表數(shù)值模型忽略部分的冷卻現(xiàn)象。

　　表2　仿真結(jié)果與測(cè)量數(shù)據(jù)的比較

　　圖4　上圖為L(zhǎng)ED星形封裝的可視化模擬結(jié)果，下圖為詳細(xì)散熱片模型的MCPCB LED封裝可視化仿真結(jié)果。