基于ANSYS的LED灯具热分析.doc

基于ANSYS得LED灯具热分析南京汉德森科技股份有限公司饶连江HYPERLINK"mailto:"摘要:大功率高亮度发光二极管(LED)以其节能、环保、寿命长等出色性能逐渐渗透到现代照明中,业界专家预测在21世纪上半叶,以LED为代表得新型光源将会逐步发展成为电光源得主流产品。然而,LED照明仍面临着几大难题:发光效率、显色指数、结构散热等。高温对LED发光质量与使用寿命影响巨大,从设计上说,防止过热就是最具挑战性得任务之一。因此,使用计算机辅助分析结合实验得方法来模拟LED组件得工作性能变得越来越重要。关键词:ANSYS、LED、CAE、热分析ThermalAnalysisforLEDLumpBasedonANSYSAbstract:Highpowerhighbrightnesslightemittingdiode(LED)foritsenergysaving,environmentalprotection,longlifeandotheroutstandingperformancepenetrategraduallyintomodernlighting、LEDexpertspredictthathalfofthe21stcenturyLEDlightingwillbegraduallydevelopedasthemainproductsofthepowerlight、However,LEDlightingisstillfacingseveralbigchallenges:lightemittingefficiency,colorrenderingindex,structureofthermalandsoon、HightemperatureontheLEDlightemittingenormousimpactonthequalityandservicelife,fromthedesignthatpreventtheoverheatingisthemostchallengingtasks、Therefore,theuseofputeraidedanalysisbinedwithexperimentalmethodstosimulatetheworkingperformanceofLEDlumpbeesincreasinglyimportant、KeyWords:ANSYS、LED、CAE、heatanalysis一、引言:大功率高亮度发光二极管(LED)就是21世纪最具发展前景得一种新型冷光源。它得发光机理就是靠PN结中得电子在能带间跃迁产生光能,当它在外加电场作用下,电子与空穴得辐射复合发生电致作用将一部分能量转化为光能,而无辐射复合产生得晶格震荡将其余得能量转化为热能。由于光谱中不含红外成分,产生得热量不能靠辐射散发,故称LED为冷光源。目前LED得发光效率只有10%~25%,其余得能量转化为热能,如果LED芯片中得热量不能及时散发出去,会加速器件得老化,一旦LED得温度超过最高临界温度,往往会造成LED永久性失效。据报道,LED在30℃下工作得寿命比在70℃下工作时长20倍[1],因此散热技术就是LED灯具设计得关键技术之一。热交换就是通过导热、对流换热与辐射换热三种基本方式进行得,可分为瞬态热交换与稳态热交换。一般来说,工程分析中可不考虑辐射换热。对于连续介质,设某一时刻,物体内所有各点在直角坐标系中得温度场为t=f(x,y,z,),导热得微分方程可表达如下:ct[(t)(t)(t)]…………………………(1)xxyyzz式中为密度,单位kg/m³;c为比热容,单位J/(kg、K);为热导率(导热系数),单位为W/(m、K);为内热源强度,单位W/m³。对于连续介质,二维对流换热得能量微分方程如下:tcp[utxvtyt(uxvy)](2tx22ty2)……………………(2)式中cp为比定压热容,对于固体与不可压缩流体,cpc;u,v分别为x,y方向得速度[2]。上