LED灯具之热传分析.PDF

2009 Taiwan ANSYS User Conference 論文順序：x-x 1 LED燈具之熱傳分析 Heat Transfer Analysis of LED Lamp 賴文光 財團法人車輛研究測試中心 摘要 本文主要以探討 LED發熱功率的設定應用於 CFD 之分析為出發點，透過實驗及分析比對的方 式，修正發熱功率之設定，以獲得較符合實際情況之熱功率設定，利於後續整體燈具熱分析的溫度估 算。本文忽略熱輻射之影響。 關鍵字： LED 、熱功率、基板 一、前言 LED 功率後開啟光源，待基板溫度趨於穩定後(約 1 小時後) ，記錄LED 基板上之溫度。 LED 燈具為近年來熱門發展的節能項目之 一，其優點包括了節能、環保、效能佳、體積小 及使用壽命長 ...等，因此只要和燈相關的商品， 三、測試及分析比對 幾乎無法排除使用LED的可能性。但 LED有其 必須克服的技術，包括了光學、電控、結構及散 以圖 2所示之 LED 為目標模型，設 熱。由於 LED 封裝體內部發光源之界面 定發熱源於半球體上。初步先以 LED 功 溫度不易取得，因此通常以 LED 基板當 率之 80%為熱功率設定，原因為 LED 通 作量測溫度的基準點，本文即以 LED 熱 常有 80~85%的能量轉換為熱。因此給定 傳分析為出發點，搭配實驗來探討 LED 材料及相關邊界條件設定後，進行求解， 之熱功率設定值應如何估算較為恰當。 分析的結果顯示，基板上的溫度明顯高於 測試的溫度。主要的原因應與 LED 封裝 體內部複雜結構有關，例如發熱體積及熱 二、 LED單體實驗 阻皆不易進行估算，因此很難直接獲得準 確的熱功率設定值。 實驗設備為一溫度量測機、透明箱、電壓計 及 Thermal couple所組成。實驗載具為一散熱鰭 片及三種不同廠牌之 LED 光源(Cree 、Rebel及億 光) ，實驗架設如圖1所示。 圖 2 LED及散熱鰭片 CAE模型 嘗試將熱功率占總功率的百分比由 80%向下修正，以每 5%為間隔至 60%做 為熱功率設定進行分析。分析及測試結果 如表 1所示。由表 1可知，總功率較低的 情況下(例如 2.5W 以下) ，熱功率占總功 率的百分比設定約在 60~65%之間可與測 圖 1 實驗架設示意圖 試值最為接近，但通常會希望分析結果較