Svetleča dioda (LED) je eden najbolj obetavnih novih virov hladne svetlobe v 21. stoletju. Mehanizem za oddajanje svetlobe LED je, da elektroni v PN stičišču prehajajo med energijske pasove za ustvarjanje svetlobne energije, čip pa ima vročinski pojav, zlasti LED z visoko močjo, ki je sestavljen v modul s pomočjo množice LED in odvajanje toplote se močno poveča. Trenutno se le 15% -20% energije LED pretvori v svetlobno energijo, preostalih 80% -85% energije pa se pretvori v toplotno energijo, velikost čipa pa je le 2112,52,5mm, kar ima za posledico veliko gostoto moči čipa (do 21). / Wmm magnitude). Vendar je odvajanje toplote LED naprave razmeroma slabo. Prvič, ker infrardeči spekter bele LED ne vsebuje infrardečega dela, torej se njegova toplota ne more sprostiti s sevanjem; drugič, difuzijska toplotna odpornost in toplotna odpornost LED svetilke sta velika. Slabo odvajanje toplote lahko privede do resnih posledic, kot so zmanjšanje svetlobne svetlobe LED, skrajšanje življenjske dobe naprave in premik prevladujoče valovne dolžine LED. Zato je, kako narediti to toplotno energijo z najkrajšo potjo, najhitrejšo metodo in povečati emisije, postalo eno ključnih vprašanj.
LED termično upravljanje v glavnem vključuje tri vidike: raven čipov, nivo paketa in stopnja toplote za integracijo sistema. Med njimi je čip glavna grelna komponenta, njegov kvantni izkoristek določa toplotni izkoristek, material podlage pa določa učinkovitost prenosa toplote čipa; pri embalaži struktura embalaže, materiali in postopek neposredno vplivajo na učinkovitost odvajanja toplote; sistemsko integrirano raven odvajanja toplote imenujemo tudi zunanja. Radiator vključuje predvsem hladilnik, toplotno cev, ventilator, ploščo za izravnavo temperature in podobno. V zadnjih letih problematiki odvajanja toplote LED posvečajo vse več pozornosti akademski krogi doma in v tujini in temu primerno se izvajajo različne raziskave. Ker pa je odvajanje toplote LED svetilk večinoma empirične zasnove, je sistem odvajanja toplote v primerjavi s strokovnostjo razmeroma slab, tako da je težava z odvajanjem toplote LED svetilk še vedno zelo velika. resno. Zato imata toplotna analiza in toplotna zasnova LED svetilk velike moči praktični pomen.
Ta članek najprej predstavi trenutno tehnologijo odvajanja toplote LED svetilk in pogosto uporabljenih orodij za toplotno analizo, nato pa kot raziskovalni model izbere LED svetilko z visoko močjo in uporabi programsko opremo ANSYS za končne elemente za izvajanje toplotne analize na LED svetilki, da pridobi različne deli svetilke. Na podlagi tega se izboljšata porazdelitev temperature in najvišja temperatura čipa ter doseže zadovoljiv učinek odvajanja toplote.
2 LED tehnologija hlajenja
Trenutno glavne tehnologije za odvajanje toplote za LED svetilke z visoko močjo vključujejo toplotne odtoke, toplotne cevi, plošče za izravnavo temperature, plasti sevanja, prevodne paste in toplotno prevodne tesnila. Hladilnik uporablja povečano površino za razprševanje konvekcije toplote v okolico. Dejavniki, ki vplivajo na odvajanje toplote hladilnega telesa, so oblika hladilnika, število plavuti, višina, velikost, kot nagiba, material hladilnika in tehnologija obdelave. Pogosto uporabljena tehnologija odvajanja toplote, modelne žarnice v tem prispevku uporabljajo toplotne odtoke za odvajanje toplote. Toplotna cev uporablja ciklično spremembo kondenzirane tekoče faze, da pridobi in razprši visoko toploto, ki jo ustvari LED. V normalnih okoliščinah hladen konec toplotne cevi uporabljamo skupaj s hladilnikom za boljše odvajanje toplote. Načelo enakomerne temperaturne plošče je podobno kot pri toplotni cevi, le da je toplotna cev enodimenzionalen enosmerni prenos toplote, enakomerna temperaturna plošča pa je površinski prenos toplote, ki ima dvodimenzionalnost, tako da temperatura površine celotnega hladilnika je enakomerna. Plast pred sevalnim premazom je prevlečena s toplotno razpršilno barvo na zunanji površini hladilnega telesa, da se poveča emisivnost in omogoči boljše sevanje toplote. Termalna pasta in termična blazinica sta zasnovana tako, da zmanjšata toplotni upor stika.
Napake pri odvajanju toplote LED svetilke imajo v glavnem naslednje štiri točke:
1) Razporeditev plavuti hladilnikov LED svetilk je nesmiselna. Razporeditev plaščev za odvajanje toplote ne upošteva uporabe svetilke, kar vpliva na učinek odvajanja toplote hladilnika in oblikuje plavuti za odvajanje toplote, ki ustrezajo lastnostim samega izdelka.
2) LED svetilke preveč poudarjajo povezavo toplotne prevodnosti, vendar zanemarimo odvajanje toplote konvekcije. Toplotna cev, toplotna maščoba in drugi ukrepi za odvajanje toplote zmanjšujejo toplotno upornost s toplotno prevodnostjo, vendar je toplota na koncu odvisna od zunanje površine žarnice, zato je razvojni nanos sevalnega premaza na zunanji površini trend.
3) LED svetilke zanemarjajo ravnovesje prenosa toplote. Če je temperaturna porazdelitev plavuti močno neenakomerna, to povzroči, da nekatere plavuti nimajo nobenega učinka ali omejenega učinka, enakomerna temperaturna plošča pa lahko igra vlogo pri izenačevanju temperature.
4) Odvzem toplote svetilke je najbolje najti najkrajši zasnovni kanal za odvajanje toplote, da se toplota čim prej sprosti v ozračje. Med njimi je vmesna toplotna odpornost ozko grlo kanala za odvajanje toplote, zato je treba žarišče odvajanja toplote postaviti tudi na vmesni toplotno prevodni material.