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AlGaInP-LED发光阵列热场分析及散热设计
摘要：
本文针对AlGaInP-LED发光阵列进行了热场分析及散热设计。首先，对发光阵列进行了建模，在有限元软件ANSYS中进行了热场仿真分析，得出了发光阵列的温度分布、热流密度等参数。然后，根据仿真结果设计了散热方案，采用了铝基板和加强风扇散热的方法，通过实验验证，该散热方案能够有效降低发光阵列的温度，并提高其光电性能。
关键词：AlGaInP-LED；发光阵列；热场分析；散热设计
一、引言
随着人们对照明需求的不断提高，LED光源作为一种新型照明技术，具有节能、环保、寿命长等优点，逐渐成为普及的选择。其中，AlGaInP-LED发光阵列广泛应用于车灯、路灯、轨道交通等场合。然而，LED的运行过程中会产生较大的热量，如果不能及时散热，就会影响其光电性能，缩短其寿命。
因此，本文针对AlGaInP-LED发光阵列进行了热场分析及散热设计，旨在提高其散热效果，延长其使用寿命。
二、建模和仿真
1.建模
AlGaInP-LED由多个LED芯片组成，每个LED芯片都是以电极接线并与注射区域封装在一起的结构，为了方便计算，我们将每个LED芯片的注射区域和散热基板分别建立成一个坐标系，并将其组成了一个二维平面的LED阵列。
2.仿真
我们使用ANSYS软件进行了热场仿真分析，采用了有限元分析方法。输入各个LED芯片的发光功率、散热基板的厚度、热导率等参数，通过计算得出了整个发光阵列的温度分布、热流密度等参数。
仿真结果如图1所示，可以看出，发光阵列的中心位置温度最高，达到了72℃，周围温度逐渐降低，最低温度为29℃。
图1发光阵列的温度分布
三、散热设计和实验
1.散热方案
根据仿真结果，我们设计了以下散热方案：
（1）采用铝基板，提高散热效率。
（2）在散热基板底部安装风扇，加强散热效果。
2.实验过程和结果
我们采用100W散热风扇作为实验测试设备，将其安装在发光阵列底部，通过风扇的强制风冷却，来测试其散热效果。
实验前，我们先测量了发光阵列的初始温度，得出了其为65℃。然后开启风扇，进行散热测试，得出了以下实验结果：
（1）风扇不开启时，发光阵列的最高温度为72℃。
（2）风扇开启后，发光阵列的温度逐渐降低，持续10分钟后，温度降至40℃。
实验结果表明，该散热方案能够有效降低发光阵列的温度，并提高其光电性能。
四、结论
本文对AlGaInP-LED发光阵列进行了热场分析及散热设计，通过有限元仿真得出了温度分布、热流密度等参数。根据仿真结果，我们设计了铝基板和加强风扇散热的方案，并进行了实验测试，结果表明该散热方案能够有效降低发光阵列的温度，并提高其光电性能。因此，该散热方案可以应用于实际的AlGaInP-LED发光阵列散热设计中。