热设计相关知识..ppt

海洋王管理学院——如何进行课程开发 热设计相关知识 深圳市海洋王照明科技股份有限公司 Company name 制作人： 结构部 陈 哲 热设计相关知识大纲 1、热学基本概念 2、常见的散热方式和相应的理论计算方法 3、LED光源热设计的相关信息 4、灯具散热设计时的注意事项 5、灯具热测试的几个重要条件 6、热分析中常用到的软件 1、热学基本概念 1.1 热传导 在静态介质中存在温度差时，不论介质 是固体还是液体，介质中都会发生传热，此过 程为热传导，热传导是因存在温差而发生的能 量的转移。 T2 T1 Q 1、热学基本概念 1.2 对流 当一个表面和一种运动的流体处于不同温 度时，它们之间发生的传热为对流。 1.3 热辐射 在所有具有温度的变表面上，都在以电磁 波的形式在发射能量，此过程称为热辐射 1、热学基本概念 1.4 热流密度 热流密度是一个矢量，具有方向性，其 大小等于通过该方向的垂直单位面积上 单位时间内流过的热量，单位为W/m2 。 1.5 对流换热系数 表示单位时间单位换热面积在单位温度 差下的换热量，因而可以用来衡量各种 对流换热过程换热性能的差异。单位是 W/m2.K 。 以下为对流换热系数对照参考表 1、热学基本概念 对流换热系数对照表 1、热学基本概念 1.6 热导率（导热系数） 热导率是指在稳定传热条件下，1m厚的 材料，两侧表面的温差为1度，在1小时 内，通过1平方米面积传递的热量，单位 为W/m.k ; 热导率是物体材料所固有的物理性质,与 物质的组成、结构、密度、压力和温度 等因素有关 。 1、热学基本概念 1.7 热阻 热阻表示单位面积、单位厚度的材料阻止 热量流动的能力 ，单位W/℃ 。 对于单一均质材料，材料的热阻与材料的 厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势 是材料的热阻随材料的厚度增加而增大。 1.8 热阻抗 热阻抗定义为导热面积与接触表面间的热 阻的乘积，单位为W/℃.m2 。 2、常见的散热方式和相应的理论计算方法 2.1 导热（热传导）理论计算方法 傅立叶导热定律： A为垂直于热流方向的截面积；λ为材料的导热系数，单位W/(m·K)，它是表征材料导热能力优劣的物性参数。 定义热流密度： 对傅立叶定律在一维导热条件下积分，可得： 由此可得导热热阻计算公式为： 2、常见的散热方式和相应的理论计算方法 2.2 对流换热 牛顿冷却公式： 其中α为对流换热系数，单位W/(m2·K)，表征了换热表面的平均对流换热能力。A为参与热交换的有效面积，△T为表面温度与流体温度之差。 由牛顿公式可得对流换热热阻计算公式为： 2、常见的散热方式和相应的理论计算方法 2.3 热辐射 热辐射的波长范围在0.1μm～100μm之间，热辐射主要取决于表面温度。 黑体的辐射力（斯忒藩—玻尔兹曼定律）： 实际物体的的辐射力： 注：上面两个公式中的温度均为绝对温度。 黑度ε（发射率）：取决于物体温度、种类和表面状况，与颜色无关。 3、LED光源热设计的相关信息 3.1 LED 封装的组成 3、LED光源热设计的相关信息 3、LED光源热设计的相关信息 3、LED光源热设计的相关信息 3.2 LED 光源热学特性 LED的结温 LED的基本结构是一个半导体的P—N结。实验指 出，当电流流过LED元件时，P—N结的温度将上 升，严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为 LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺 寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。 LED的热阻 此热阻为LED结点到LED焊点之间热阻值，也是通 常在LED规格书中看到的数据；数值一般在3～20 W/ ℃之间。如下图 3、LED光源热设计的相关信息 从LED 接合点到封装底部焊点的热阻 Rth JS ；此热阻由封装设计控制。 Rth SB+ Rth BA为焊点和外部环境间的热阻；灯具结构对此热阻有决定性影响。 3、LED光源热设计的相关信息 3.3 LED 光源热设计注意事项 3.3.1 有效降低LED结温 A、减少LED本身的热阻；