簡介,套用,特點,結論,
簡介
該方法可以作為LED結溫分析的一種有效的工程方法。模擬得到了實驗無法得到的信息： 99.4%的熱流量通過LED模組傳導至散熱翅片。因此，LED模組溫度場分析可忽略矽膠、PC透鏡層及模塑膠層的影響。模擬還表明：降低銀漿層熱阻是降低LED封裝熱阻的一個重要手段。
套用
大功率LED大規模套用必須解決可靠性問題，高溫是影響LED可靠性的一個關鍵性問題。評價LED熱可靠性的一個常用指標是LED的結溫。但由於LED晶片封裝在內部，利用傳統的溫度測量方法對結溫進行直接測量是相當困難的。隨著技術的發展和套用的需要，研究者們提出了幾種測量LED模組結溫的方法[1~4]，如光譜法、電阻溫度係數法等，通過測量LED模組發光波長或LED模組兩端的電壓來間接計算出LED模組的結溫，測量步驟繁瑣，甚至需要較為精密和昂貴的實驗設備。
與實驗相比，數值模擬方法由於其良好的靈活性和便捷性，被廣泛用來分析LED模組的溫度場。LED模組使用的散熱翅片尺寸一般為分米量級，較小的翅片也有厘米量級。而LED模組的尺寸則非常小，特別是LED晶片的尺寸更加微小，其厚度一般僅為幾十個微米。LED模組與散熱器如此大的幾何尺寸差別給溫度場的模擬仿真造成了極大的困難：為了充分顯示LED模組內部的溫度場，必須採用較小的仿真單元尺寸，但這造成了單元數目的極大增加。即使在LED晶片與散熱翅片之間採用過渡單元，也很難將總的單元數目降低下來。對於一般的計算機配置，模擬仿真所採用單元總數過多會造成計算量迅速增加，明顯降低求解速度，甚至不可求解。為了解決這個問題，一般採用的方法有兩種：(1)忽略LED模組內部結構，而將整個LED模組簡化為一個面熱源施加在散熱器對應的位置，評價散熱器冷卻效果時較多採用這種方法[5]；(2)如果要分析LED模組內的溫度場，在建立仿真模型時，可忽略散熱器，在LED模組相應位置施加等效對流換熱邊界條件，這種方法被較多研究者所採用[6~8]。上述兩種方法各有利弊：方法一模型簡單，可以大致獲得LED模組的平均溫度，但是由於沒有考慮LED模組的內部結構，無法獲得內部的溫度場分布，也無法進行準確的結溫估計；方法二可獲得LED模組內部的溫度場分布，但邊界條件的確定較為困難，特別是難以得到準確的等效換熱係數。
特點
通過對LED實物模組的分析，建立了數值仿真模型，建模過程中為減小模型尺寸、降低建模和計算複雜度，對真實模型進行了合理的簡化：
1)建模過程中略去了翅片散熱器，代之以在LED模組熱沉底部施加等效換熱係數；
2)考慮到對稱因素，只建立了LED模組的1/4模型；
3)建模過程中忽略了一些對溫度場影響非常弱的微小尺寸結構，如圓角等；
4)LED晶片產生的絕大部分熱量通過銅熱沉傳導至外部翅片散熱器，通過鍵合金線傳導的熱量極少；而且鍵合金線的直徑非常細小，建模過程中會產生極多的過渡單元，大大加重計算機求解量，嚴重影響計算速度。故在建模過程中忽略了鍵合金線對熱量傳遞的影響，即未建立鍵合金線模型。
結論
模擬結果同時還表明：
1)99.4%的熱流量通過LED模組的熱沉傳導至翅片散熱器，減少該散熱通道上的熱阻，將明顯改善LED模組的散熱效果，降低結溫；銀漿層占該散熱通道總導熱熱阻的很大一部分，降低銀漿層的熱阻是提高整個模組散熱能力的關鍵；
2) LED模組頂部為矽膠和PC透鏡層，側邊為模塑膠，這幾部分散失的熱流量僅為LED晶片總生熱量的0.6%。與熱沉相比，熱量基本不通過它們散失。因此在建立熱仿真模型時，可以忽略矽膠、PC透鏡層及模塑膠，這樣可減少模型複雜度，加快計算速度。
