Nástroj na tepelnú analýzu
Softvér na tepelnú analýzu môže realisticky simulovať tepelný stav systému a možno ho tepelne simulovať počas fázy návrhu produktu s cieľom určiť najvyššiu teplotu v modeli. Ak je povolená teplota prekročená, mali by sa opatrenia na odvádzanie tepla zlepšiť tak, aby vyhovovali požiadavkám na používanie. To znižuje náklady na dizajn, redizajn a reprodukciu a zvyšuje úspešnosť produktu.
V súčasnosti existuje veľa druhov softvéru na tepelnú analýzu, ako sú ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK a FloTherm.
1) Z prevádzkového hľadiska je EFD zabudovaný do softvéru PRO / E, SW, CATIA. Softvérový model je ľahko nastaviteľný a ľahko nastaviteľný. Je to užitočné pre hrubý výpočet v strojárstve, ale softvér zaberá viac systémových prostriedkov. Nemalo by sa to príliš deliť a presnosť výpočtu nie je vysoká.
2) Z hľadiska použiteľnosti je ICEPAK zabudovaný do ANSYS WB12.1, ktorý dokáže spracovať všeobecné zložité povrchy. Funkcia importu modelu sa výrazne zlepšila a obsluha softvéru je jednoduchá. Rovnako ako EFD, nie je potrebné manuálne vypočítavať stav toku. Manipulácia s komplexnými okami je rýchla.
3) Podľa tradície elektronického chladenia je FloTherm širšia ako ICSPAK a už dlho zaberá trh s elektronickou tepelnou analýzou, ale je ťažké spracovať zakrivené povrchy. Modelovanie je kľúčovým problémom pre dizajnérov LED svietidiel.
4) Profesionálne sú ANSYS a FLUENT preferovaným softvérom pre akademické a esejové práce a zdôrazňujú presné výpočty z teórie. Softvér ANSYS je založený na metóde konečných prvkov a výsledok výpočtu má vysokú presnosť. Je vhodný pre tých, ktorí majú vyššie teoretické základy a môžu ľahko realizovať manuálne programovanie a návrh optimalizácie.
Na základe vyššie uvedeného porovnania sa na tepelnú analýzu použil softvér ANSYS.
Tepelná analýza vysokovýkonnej LED žiarovky
V tomto článku sa ako model pre výskum používa vysokovýkonná LED lampa. Analýza tepelnej simulácie svietidla sa vykonáva pomocou softvéru ANSYS. Kroky analýzy sú: vytvorenie zjednodušeného modelu, stanovenie okrajových podmienok, rozdelenie mriežky a výpočet.
Fyzikálny model svietidla
Ako výskumný model bolo vybrané vysokovýkonné LED tunelové svetlo vyvinuté spoločnosťou LED v Zhejiang. Lampa pozostáva z korálikov LED žiaroviek, krytov žiaroviek, kožených podložiek, zrkadiel, dosiek plošných spojov, chladičov a napájacích zdrojov.
Medzi nimi je objímka žiarovky znázornená na obrázku 2, ktorý patrí do integrovanej štruktúry balenia. Každá pätka lampy je balená s 9 GaN čipmi s modrým svetlom, tri reťazce sú zapojené do série a povrch čipu je potiahnutý fosforom na kompenzáciu svetla. Čip je zapuzdrený epoxidovou živicou a pripevnený na medený chladič strieborným lepidlom. Nainštalujte šošovku a elektródu spojte zlatým drôtom. Chladič a doska plošných spojov sú spojené pomocou tepelne vodivého silikagélu a doska plošných spojov a chladič sú pripevnené skrutkami na štyroch stranách chladiča. Aby sa znížil kontaktný tepelný odpor, stredná vrstva dosky s plošnými spojmi a chladič sú tiež potiahnuté tepelne vodivým silikagélom.
Model tepelnej siete svietidla
Existujú tri hlavné spôsoby, ako analyzovať rozptyl tepla LED žiarovky podľa štruktúry lampy:
1) vrstva čipu a fosforu - epoxidová živica - šošovka - prostredie;
2) čip - zlatý drôt - konzola - doska plošných spojov - tepelný silikagél - chladič - prostredie;
3) Čip - strieborné lepidlo - medený chladič - tepelný silikagél - doska plošných spojov - tepelný silikagél - chladič - životné prostredie.
Pretože tepelná vodivosť epoxidovej živice na zapuzdrenie je iba 0,2 W / (m · k), vykonáva sa tu tepelné spracovanie. Okrem toho je oblasť zlatého drôtu veľmi malá a efekt prenosu tepla je minimálny. Preto je hlavná cesta rozptylu tepla tretia, to znamená, že teplo emitované čipom je vedené chladičom, tepelne vodivým silikagélom, doskou plošných spojov, tepelne vodivým silikagélom do chladiča a potom chladič. Vstúpte do vzduchu konvekčným spôsobom.
Táto štúdia najprv zjednodušuje model založený na hlavných metódach rozptylu tepla vyššie uvedenej analýzy: zjednodušenie šošovky LED žiarovky na pravouhlý rovnobežník, aby sa znížil objem výpočtu; zjednodušenie striebornej pasty medzi čipom a chladičom na tenkú dosku 0,1 mm; guľôčky lampy a rozptyl tepla Tepelný oxid kremičitý medzi vrstvami je zjednodušený na dosku s hrúbkou 0,3 mm.
Tepelná analýza žiaroviek
Potom určte hraničné podmienky podľa situácie použitia svietidla a skutočných pracovných podmienok takto:
1) Každý čip má výkon 1,5 W a svetelnú účinnosť 20%, takže výhrevný výkon na čip je 1,2 W, to znamená, že celkové teplo každého zdroja je definované ako 1,2 W.
2) Svietidlo je tunelové svetlo a maximálna teplota nepresahuje 100 ° C, takže sa neuvažuje so slnečným žiarením.
3) Pri skutočnom použití sa svietidlo inštaluje priamo do vonkajšieho vzduchu, ktorý patrí do prirodzeného prúdenia. Preto je šesť plôch krytu definované ako otvor a predpokladá sa, že okolitá teplota je 25 ° C.
Maximálna teplota svietidla je sústredená na čipe a maximálna teplota je až 76,23 ° C. Vzhľadom na určitú chybu je veľmi pravdepodobné, že prekročí maximálnu povolenú teplotu spoja 80 ° C. Je vidieť, že súčasné rozptyl tepla LED svietidla je relatívne slabý a je potrebné vykonať súčasný chladiaci systém. zlepší. Hlavným dôvodom analýzy vysokej teploty žiarovky je to, že hrúbka dosky s obvodmi je veľká a tepelná vodivosť je zlá, a vrstva rozptyľujúca teplo je príliš veľká, čo spôsobuje prekážku vedenia tepla a teplo nie je v poriadku odovzdané.