Svetelná dióda (LED) je jedným z najsľubnejších nových zdrojov studeného svetla v 21. storočí. Mechanizmus LED vyžarujúci svetlo spočíva v tom, že elektróny v prechode PN medzi energetickými pásmami generujú svetelnú energiu a čip má fenomén horúčky, najmä vysokovýkonnú LED, ktorá je zostavená do modulu pomocou množstva LED diódy a rozptyl tepla sa výrazne zvyšujú. V súčasnosti sa iba 15% až 20% energie LED prevádza na svetelnú energiu a zvyšných 80% až 85% energie sa premieňa na tepelnú energiu a veľkosť čipu je iba 2112,52,5 mm, čo vedie k vysokej hustote výkonu čipu (až 21). / Wmm veľkosť). Rozptyl tepla LED zariadenia je však relatívne zlý. Po prvé, pretože infračervené spektrum bielej LED neobsahuje infračervenú časť, to znamená, že jej teplo sa nemôže uvoľňovať žiarením; po druhé, difúzny tepelný odpor a tepelný odpor LED žiarovky sú veľké. Zlý rozptyl tepla môže viesť k vážnym následkom, ako je napríklad zníženie svetelného výkonu LED, skrátenie životnosti zariadenia a posun dominantnej vlnovej dĺžky LED. Preto je jedným z kľúčových problémov, ako vyrobiť túto tepelnú energiu s najkratšou cestou, najrýchlejšou metódou a maximalizáciou emisií.
Riadenie teploty LED zahŕňa predovšetkým tri aspekty: úroveň čipu, úroveň balenia a úroveň zahrievania pri integrácii do systému. Medzi nimi je čip hlavnou vykurovacou zložkou, jeho kvantová účinnosť určuje tepelnú účinnosť a substrátový materiál určuje účinnosť prenosu tepla čipu; pre obal štruktúra obalu, materiály a proces priamo ovplyvňujú účinnosť odvádzania tepla; systém integrovanej úrovne rozptylu tepla sa tiež nazýva externý. Radiátor obsahuje hlavne chladič, tepelné potrubie, ventilátor, dosku na vyrovnávanie teploty a podobne. V posledných rokoch akademické kruhy doma iv zahraničí venovali čoraz viac pozornosti problému rozptylu tepla pomocou LED a podľa toho sa uskutočnili rôzne výskumy. Pretože však rozptyl tepla LED žiaroviek je väčšinou empirický, systém rozptylu tepla je z hľadiska profesionality relatívne slabý, takže problém rozptylu tepla LED žiaroviek je stále veľmi vysoký. vážny. Preto má tepelná analýza a tepelná konštrukcia vysokovýkonných LED žiaroviek dôležitý praktický význam.
Tento dokument najprv predstavuje súčasnú technológiu rozptylu tepla LED žiaroviek a bežne používané nástroje na tepelnú analýzu, potom ako výskumný model vyberie vysoko výkonnú LED žiarovku a používa softvér ANSYS konečnej analýzy prvkov na vykonanie tepelnej analýzy LED žiarovky na získanie rôznych časti svietidla. Na základe toho sa zlepší rozloženie teploty a maximálna teplota čipu a dosiahne sa uspokojivý účinok rozptylu tepla.
2 LED technológie chladenia svetla
V súčasnosti medzi hlavné technológie rozptyľujúce teplo vysokovýkonných LED žiaroviek patria chladiče, tepelné rúrky, platne na vyrovnávanie teploty, vrstvy povlaku žiarenia, vodivé pasty a tepelné vodivé tesnenia. Chladič využíva zväčšenú plochu povrchu na odvádzanie prúdenia tepla do okolitého prostredia. Faktory ovplyvňujúce výkon odvádzania tepla chladiča sú tvar chladiča, počet rebier, rozstup, veľkosť, uhol sklonu, materiál chladiča a technológia spracovania. Bežne používaná technológia rozptylu tepla, modelové žiarovky v tomto dokumente používajú chladiče na rozptyl tepla. Tepelné potrubie využíva cyklickú zmenu kondenzovanej kvapalnej fázy na odvodenie a rozptýlenie vysokého tepla generovaného LED. Za normálnych okolností sa studený koniec tepelného potrubia používa spolu s chladičom, aby sa dosiahlo lepšie odvádzanie tepla. Princíp homogénnej teplotnej platne je podobný princípu tepelného potrubia s tým rozdielom, že tepelné potrubie je jednorozmerný jednosmerný prenos tepla a homogénna tepelná doska je povrchový prenos tepla, ktorý má dvojrozmernosť, takže povrchová teplota celého chladiča je jednotná. Vrstva ožarovania žiarením je na vonkajšom povrchu chladiča potiahnutá farbou rozptyľujúcou teplo, aby sa zvýšila emisivita a umožnilo efektívnejšie žiarenie. Tepelná pasta a tepelná vložka sú navrhnuté tak, aby znižovali tepelný odpor kontaktu.
Defekty rozptylu tepla LED žiarovky majú hlavne tieto štyri body:
1) Usporiadanie rebier chladiča LED žiaroviek je neprimerané. Usporiadanie rebier rozptyľujúcich teplo nezohľadňuje použitie svietidla, ovplyvňuje účinok rozptylu tepla v chladiči a navrhovanie rebier rozptyľujúcich teplo, ktoré zodpovedajú charakteristikám samotného produktu.
2) LED žiarovky nadmerne zdôrazňujú spojenie vedenia tepla, ale zanedbávajú rozptyl tepla konvekcie. Tepelné potrubie, tepelné mazivo a ďalšie opatrenia na odvádzanie tepla znižujú tepelný odpor vedením tepla, ale teplo nakoniec závisí od vonkajšej plochy povrchu žiarovky, a preto je vývojovým trendom nanášať žiarenie na vonkajší povrch.
3) LED žiarovky zanedbávajú rovnováhu prenosu tepla. Ak je rozdelenie teploty rebier silne nerovnomerné, spôsobí to, že niektoré rebrá nebudú mať žiadny účinok alebo obmedzený účinok, a pri vyrovnávaní teploty môže hrať úlohu rovnaká doska teploty.
4) Tepelný rozptyl svietidla je najlepší na nájdenie najkratšieho konštrukčného kanála na rozptyl tepla, aby sa teplo uvoľnilo do atmosféry čo najskôr. Medzi nimi je tepelný odpor rozhrania prekážkou kanála rozptylu tepla, takže zameranie rozptylu tepla by malo byť tiež umiestnené na rozhraní tepelne vodivého materiálu.