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圍繞LED的自身特點(diǎn)，光與熱的設(shè)計以及其他圍繞核心問題而衍生的其他流動傳熱問題是整燈開發(fā)中尤為重要的部分， LED燈的設(shè)計研發(fā)，需要考慮與之相關(guān)的一系列問題： 整燈熱設(shè)計 模組熱仿真與設(shè)計 散熱器的選擇與設(shè)計 LED與PCB的熱設(shè)計與仿真 LED生命周期預(yù)測 LED光熱特性校核 風(fēng)扇型號選擇與位置優(yōu)化 熱界面材料的測試與仿真 太陽輻射仿真

同樣，在車燈方面，LED燈由于其高效、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，但散熱問題也是限制 LED 車燈的一大瓶頸[3-4]。因此，進(jìn)行汽車級 PCB 熱模型仿真分析，從而為 PCB 的設(shè)計提供指導(dǎo)尤為重要。

采用熱分析軟件ANSYS ICEPAK進(jìn)行仿真分析。在 ICEPAK15.0 版本中建立 LED 散熱仿真模型，主要由LED 燈、導(dǎo)熱介質(zhì)和散熱器組成。考慮到 LED 內(nèi)部熱阻是一穩(wěn)定值，因此，把模型中每個 LED 看成一個熱源，忽略 LED 每部結(jié)構(gòu)，將每個 LED 燈設(shè)置為溫度監(jiān)控點(diǎn)。采用自然對流模式，空氣的自然對流系數(shù)取平均值7.5 W/(m·K)[7]。

例如汽車尾燈產(chǎn)品的熱設(shè)計是為了使光學(xué)性能設(shè)計后排布的LED以及整體發(fā)熱元器件在能夠承受的溫度下穩(wěn)定的工作、使塑料件低于形變溫度保持良好的光學(xué)特性。需要根據(jù)多方面因素對電阻、芯片的位置進(jìn)行調(diào)整，確保原器件以及PCB走線布置與LED以及塑料件保持合理的位置關(guān)系，保證各自有合適的傳熱路徑。整個設(shè)計研發(fā)過程中結(jié)合仿真與測試進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取、驗證，進(jìn)而基于分析結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化。

例如汽車尾燈產(chǎn)品的熱設(shè)計是為了使光學(xué)性能設(shè)計后排布的LED以及整體發(fā)熱元器件在能夠承受的溫度下穩(wěn)定的工作、使塑料件低于形變溫度保持良好的光學(xué)特性。需要根據(jù)多方面因素對電阻、芯片的位置進(jìn)行調(diào)整，確保原器件以及PCB走線布置與LED以及塑料件保持合理的位置關(guān)系，保證各自有合適的傳熱路徑。整個設(shè)計研發(fā)過程中結(jié)合仿真與測試進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取、驗證，進(jìn)而基于分析結(jié)果進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：Flotherm ；TEC；散熱分析；LEDLED工作溫度對其壽命和光效具有顯著影響。高效的熱管理對 LED 的性能穩(wěn)定非常重要。為了有效降低 LED 溫度、滿足散熱需求及特定場所的應(yīng)用需求，結(jié)合熱電冷卻器 （TEC），利用Flotherm軟件對其進(jìn)行散熱分析。 物理模型：本文采用Flotherm仿真軟件對LED，TEC，散熱器系統(tǒng)進(jìn)行建模。

LED矩陣：最常見的光型調(diào)節(jié)方法，通常稱為自適應(yīng)LED前照燈，它采用的是排列成矩陣的小型明亮LED燈陣列。其中，每個LED都像是一個像素，可以根據(jù)需要調(diào)亮或調(diào)暗。熱管理系統(tǒng)無論采用哪種光源，產(chǎn)生強(qiáng)光都會帶來大量熱量。然而，LED等新型光源產(chǎn)生的紅外能量比舊系統(tǒng)產(chǎn)生的紅外能量更少，而舊系統(tǒng)以前可以利用這種能量來融化透鏡上的雪和冰。

5.具體案例分析：通過計算機(jī)硬件、電子設(shè)備和LED等不同領(lǐng)域中的散熱問題及解決方法的分析，加深大家對散熱技術(shù)的理解。

機(jī)柜內(nèi)設(shè)計通常有空腔設(shè)計、方向性導(dǎo)熱設(shè)計、熱管冷端設(shè)計、部分輻射設(shè)計；機(jī)柜外設(shè)計通常有散熱翅片設(shè)計、熱管熱端設(shè)計、外部輻射設(shè)計。仿真評估重點(diǎn)在于大功耗器件的散熱設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)要求場景的設(shè)計、惡劣應(yīng)用場景的設(shè)計。俞老師后續(xù)展示了經(jīng)典被動設(shè)計的案例，如視訊設(shè)備熱設(shè)計評估、LED電源、5G通訊設(shè)備等等。

一、車燈熱仿真車燈熱仿真LED車燈熱仿真熱點(diǎn)/聚焦分析PCB熱分析二、結(jié)霧/除霧仿真車燈結(jié)霧/除霧過程仿真快速評估車燈結(jié)霧/除霧的方法三、仿真中特殊問題使用Fluent Meshing壓縮網(wǎng)格數(shù)量Wrapper快速網(wǎng)格方法快速、準(zhǔn)確的車燈CFD方案：由于高分子材料的耐熱性能較差，所以，工程師總是希望仿真可以獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果

此外，低溫環(huán)境下控制加熱量而使設(shè)備啟動也是熱可靠性的重要內(nèi)容。在現(xiàn)代社會中，隨著人們對能源消耗和環(huán)境保護(hù)的重視程度不斷提高，熱設(shè)計已經(jīng)成為了一項重要的技術(shù)領(lǐng)域。在通訊、安防、PC、汽車、LED以及逆變器等行業(yè)中越來越被重視，已成為產(chǎn)品研發(fā)中不可缺少的重要領(lǐng)域。

應(yīng)用案例 一、案例名稱：某品牌手機(jī)產(chǎn)品 熱仿真案例二、案例背景：原始模型：某款手機(jī)產(chǎn)品的整機(jī)結(jié)構(gòu)文檔指定條件：環(huán)境溫度25℃ 目標(biāo)：利用軟件仿真得到穩(wěn)態(tài)下手機(jī)的溫度分布三、仿真流程1、建模CAD模型導(dǎo)入 2、網(wǎng)格剖分2.1 網(wǎng)格劃分流程 2.2 網(wǎng)格設(shè)置 3、模型設(shè)置

通過測試，發(fā)現(xiàn)潛在的熱問題，如熱路徑劣化或特定組件的熱阻變化等，從而對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，提升整個電子系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性和性能 。（三）熱仿真模型校準(zhǔn) T3ster 的測試結(jié)果可生成熱阻熱容模型，供熱仿真軟件使用。同時，其測試數(shù)據(jù)能夠用于校準(zhǔn)詳細(xì)的仿真模型，提高熱仿真的準(zhǔn)確性和可靠性，使得工程師在設(shè)計階段能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測產(chǎn)品的熱性能，減少設(shè)計迭代次數(shù)，縮短產(chǎn)品上市時間 。

Ansys提供了一系列工具，可用于在進(jìn)行物理制造之前對MicroLED性能進(jìn)行仿真：Ansys Lumerical STACK求解器：對MicroLED中的不同材料層進(jìn)行仿真，以顯示光是如何反射、折射和透射的。STACK求解器還可計算LED的發(fā)射功率和功率密度。Ansy Lumerical FDTD求解器：對LED的遠(yuǎn)場發(fā)射方向圖和提取效率進(jìn)行仿真。

服務(wù)器機(jī)箱、PCB 板、LED 燈具散熱設(shè)計 模塊說明1.

熱效應(yīng)是光電器件的一個關(guān)鍵問題。隨著光電組件變得更小，功耗要求更高，需要新的熱管理方案來確保組件不會因過熱而損壞。光電設(shè)計仿真光電器件的制造工藝，對于其性能至關(guān)重要。光學(xué)元件上的任何灰塵顆粒都可能導(dǎo)致傳感器無法檢測其環(huán)境，而半導(dǎo)體電子器件中的任何缺陷都可能導(dǎo)致光信號和電子信號之間的轉(zhuǎn)換出現(xiàn)處理錯誤。

：熱仿真模擬/熱設(shè)計軟件解決方案展示①熱管理解決方案：空氣冷卻技術(shù)，液體冷卻技術(shù)，3D打印②熱分析：標(biāo)準(zhǔn)、檢測、認(rèn)證、對外測試服務(wù)平臺（高校/科研院所）創(chuàng)新技術(shù)展示區(qū)①科研院所和企業(yè)研究院的實(shí)驗室科研成果，企業(yè)新品首發(fā)，專利技術(shù)終端應(yīng)用展示①通信：5G、通信/移動基站、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、云存儲、電源、光通訊、射頻、路由器/網(wǎng)關(guān)、WIFI；數(shù)據(jù)采集終端、傳感器

/收卷，碳化/石墨化，模切；研磨，分散，均質(zhì)，脫泡，灌裝等；封裝，焊接，壓鑄，真空注液等； 熱設(shè)計展示①熱設(shè)計：熱仿真模擬/熱設(shè)計軟件解決方案展示①熱管理解決方案：空氣冷卻技術(shù)，液體冷卻技術(shù)，3D打印；②熱分析：標(biāo)準(zhǔn)、檢測、認(rèn)證、對外測試服務(wù)平臺（高校/科研院所）；創(chuàng)新技術(shù)展示①科研院所和企業(yè)研究院的實(shí)驗室科研成果

： 壓延機(jī)、涂布機(jī)、分條機(jī)、模切機(jī)、復(fù)卷機(jī)、切片機(jī);切卷機(jī);分切機(jī)、精密裁切機(jī)、自動化分條機(jī)、導(dǎo)熱材料生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)控卷材裁切設(shè)備 ,數(shù)控機(jī)床設(shè)備、自動化生產(chǎn)線和熱傳實(shí)驗室、整套工藝及定制設(shè)備等；等 熱設(shè)計： 熱仿真模擬/熱設(shè)計軟件 數(shù)據(jù)中心液冷散熱技術(shù)展區(qū)： 液冷數(shù)據(jù)中心運(yùn)維實(shí)踐案例；冷板式液冷傳熱強(qiáng)化技術(shù)、浸沒式液冷傳熱強(qiáng)化技術(shù)、兩相流（泵送）冷卻技術(shù)、數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)熱仿真