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第1章 传热学基础1

1.1 传热学概述1

1.1.1 温度1

1.1.2 热量2

1.1.3 传热方式3

1.2 导热5

1.2.1 导热及导热定律5

1.2.2 一维导热及通过平板的导热7

1.2.3 导热设计8

1.3 对流10

1.3.1 流体流动的两种形态10

1.3.2 热对流及对流传热10

1.3.3 对流传热公式及表面传热系数12

1.3.4 边界层13

1.3.5 对流传热的强化15

1.4 自然对流传热的实验关联式15

1.4.1 自然对流传热概述15

1.4.2 大空间自然对流传热的实验关联式16

1.4.3 有限空间自然对流传热的实验关联式19

1.5 热辐射20

1.5.1 热辐射及物体表面的发射率20

1.5.2 辐射传热的计算22

1.5.3 辐射传热系数及复合传热系数25

1.5.4 热辐射强化26

1.6 热阻27

1.6.1 热阻概述27

1.6.2 热阻抗28

1.6.3 接触热阻29

1.6.4 扩散热阻29

第2章 热设计基础30

2.1 热设计概述30

2.1.1 热设计的必要性30

2.1.2 热设计的几个概念31

2.1.3 热设计的层次34

2.1.4 热设计的原则35

2.1.5 热设计的思路35

2.1.6 热设计的流程36

2.2 常用的散热技术38

2.2.1 空气冷却：自然对流冷却和强制对流冷却38

2.2.2 液体冷却：直接液体冷却和间接液体冷却38

2.2.3 射流冲击冷却38

2.2.4 相变冷却38

2.2.5 热管传热39

2.2.6 微通道技术41

2.2.7 制冷41

2.2.8 复合冷却系统42

2.3 散热新技术43

2.3.1 液态金属冷却技术43

2.3.2 离子风冷却技术43

2.3.3 合成射流散热技术44

2.3.4 旋转散热片技术45

2.3.5 纳米散热技术46

2.4 PCB的热设计47

2.4.1 PCB选材47

2.4.2 PCB布线47

2.4.3 元器件的排布47

2.5 散热片的设计48

2.5.1 散热片的成型方式48

2.5.2 肋片效率52

2.5.3 散热片的设计参数53

2.5.4 自然对流散热片的结构设计54

2.5.5 强制对流散热片的结构设计55

2.6 风扇57

2.6.1 风扇的类型57

2.6.2 风扇的轴承和叶片58

2.6.3 风扇的特性曲线58

2.6.4 风扇的转速60

2.6.5 风扇的使用：抽风与吹风60

2.6.6 风扇的噪声60

第3章 LED的热特性62

3.1 照明术语及LED概述62

3.1.1 照明术语62

3.1.2 LED概述63

3.2 LED的封装64

3.2.1 LED封装概述64

3.2.2 LED封装类型65

3.2.3 LED封装技术67

3.3 LED的热阻69

3.3.1 LED热阻的概念69

3.3.2 LED热阻的环节70

3.3.3 大功率LED理论热阻的计算75

3.4 LED热阻的测量77

3.4.1 稳态法测量LED的标称热阻77

3.4.2 瞬态法测量LED的实际热阻78

3.4.3 多晶片LED热阻的测量80

3.5 LED的发光效率及发热量80

3.5.1 LED的发光效率80

3.5.2 LED的发热量82

3.6 温度对LED的影响82

3.6.1 温度过高会对LED造成永久性破坏82

3.6.2 温度升高会缩短LED的寿命82

3.6.3 温度升高会降低LED的发光效率83

3.6.4 温度对LED光色的影响84

3.6.5 温度对LED正向电压的影响85

3.6.6 温度过高会限制LED的最大注入电流85

3.7 LED的寿命预测86

3.7.1 LED寿命测试方法86

3.7.2 LED寿命预测模型88

附录 陶瓷基板的分类89

第4章 LED照明产品种类及特点91

4.1 灯具及LED照明产品91

4.1.1 灯具及其分类91

4.1.2 LED照明产品94

4.2 LED照明产品的特点94

4.2.1 LED室内照明产品94

4.2.2 LED户外照明产品96

4.2.3 LED特种照明产品98

4.2.4 LED车灯98

4.3 LED照明产品的发展方向100

4.3.1 模块化101

4.3.2 散热设计101

4.3.3 光学及照明设计102

4.3.4 驱动102

4.3.5 智能控制102

附录 相关LED照明产品数据103

第5章 LED照明产品的热设计107

5.1 LED照明产品的热阻分析107

5.1.1 LED照明产品的热流通路107

5.1.2 LED照明产品的热阻网络109

5.2 LED照明产品的热阻控制112

5.2.1 减小LED封装热阻112

5.2.2 减小接触热阻112

5.2.3 减小扩散热阻112

5.2.4 减小导热热阻113

5.2.5 减小对流传热热阻113

5.2.6 减小辐射传热热阻113

5.3 LED照明产品常用的散热方式113

5.3.1 自然对流散热114

5.3.2 热管辅助传热114

5.3.3 风扇强制对流散热115

5.3.4 合成射流散热116

5.4 LED照明产品常用的导热材料116

5.4.1 LED系统线路板116

5.4.2 散热片材料118

5.4.3 热界面材料119

5.4.4 电子灌封材料121

5.4.5 其他导热材料121

5.5 LED照明产品驱动的散热122

5.5.1 LED驱动的分类122

5.5.2 LED驱动的散热124

第6章 LED照明产品的热仿真129

6.1 热仿真概述129

6.1.1 热仿真的原理129

6.1.2 热仿真的特点130

6.1.3 热仿真的过程132

6.2 流体流动与传热的控制方程137

6.2.1 连续性方程137

6.2.2 流体运动微分方程138

6.2.3 雷诺方程138

6.2.4 κ-ε方程139

6.2.5 能量方程140

6.2.6 通用微分方程140

6.3 控制方程离散化方法140

6.3.1 有限差分法141

6.3.2 有限元法141

6.3.3 有限体积法141

6.3.4 有限分析法141

6.4 网格141

6.4.1 网格分类141

6.4.2 网格选用142

6.5 LED照明产品热仿真软件143

6.5.1 CFD软件分类143

6.5.2 FloEFD简介143

6.5.3 FloEFD的基本操作144

6.5.4 FloEFD的常见问题146

6.6 LED照明产品热仿真方法及案例分析147

6.6.1 某LED吸顶灯散热方案预测147

6.6.2 某LED射灯散热片的优化148

第7章 LED照明产品的热测试151

7.1 热测试概述151

7.1.1 热测试的目的151

7.1.2 热测试的内容151

7.1.3 热测试项目及设备151

7.2 热电偶155

7.2.1 热电偶测温原理155

7.2.2 热电偶的特性156

7.2.3 热电偶分度号157

7.2.4 热电偶的使用157

7.2.5 热电偶焊接机159

7.3 热像仪160

7.3.1 红外测温原理160

7.3.2 热像仪的概述161

7.3.3 热像仪的使用162

7.4 LED照明产品热测试的特点165

7.4.1 LED照明产品热测试的目的165

7.4.2 LED照明产品热测试的注意事项166

7.4.3 LED照明产品热测试的环境要求166

第8章 LED照明产品热设计实例及失效性分析169

8.1 LED照明产品的开发流程169

8.1.1 可行性分析169

8.1.2 方案制定169

8.1.3 方案验证171

8.1.4 试量产171

8.1.5 量产171

8.2 某民用 LED照明产品热设计实例171

8.2.1 某LED射灯的可行性分析171

8.2.2 某LED射灯的方案制定172

8.2.3 某LED射灯的方案验证177

8.2.4 某LED射灯的试量产及量产179

8.3 某车载LED照明产品热设计实例181

8.3.1 某H4LED模组初始散热方案181

8.3.2 某H4LED模组热管散热方案183

8.3.3 某H4LED模组风扇散热方案184

8.4 LED照明产品失效性分析185

8.4.1 LED的失效185

8.4.2 LED驱动的失效186

8.4.3 散热系统的失效186

第9章 LED照明产品常见问题解析187

9.1 环境温度及空气流动对LED照明产品散热的影响187

9.1.1 热仿真模型187

9.1.2 环境温度对LED照明产品散热的影响188

9.1.3 空气流动对LED照明产品散热的影响190

9.1.4 小结191

9.2 材料导热性对LED照明产品散热的影响192

9.2.1 理论分析192

9.2.2 测试结果193

9.2.3 小结195

9.3 LED用PCB的热特性195

9.3.1 PCB的热特性196

9.3.2 PCB传热的理论计算196

9.3.3 数值模拟与理论计算的对比197

9.3.4 PCB的热特性分析199

9.3.5 小结201

9.4 LED照明产品过温保护功能的设定及其特性202

9.4.1 LED照明产品过温保护的原理202

9.4.2 LED照明产品过温保护的设定方法203

9.4.3 LED照明产品过温保护的特性205

参考文献210