Valgusdiood (LED) on 21. sajandi üks paljutõotavamaid uusi külma valgusallikaid. LED-ide valgust kiirgav mehhanism seisneb selles, et PN-ristmikul elektronide vahel liikuvad elektronid energiaribade tekitamiseks ja kiibil on palavikunähtus, eriti suure võimsusega LED, mis on mooduliks kokku pandud, kasutades paljusid LED-id ja soojuse hajumine on oluliselt suurenenud. Praegu muundatakse valgusdioodiks ainult 15% -20% LED-i energiast ja ülejäänud 80% -85% energiast muundatakse soojusenergiaks ning kiibi suurus on ainult 2112,52,5mm, tulemuseks on kiibi suur võimsustihedus (kuni 21). / Wmm suurusjärk). Kuid LED-seadme soojuseraldus on suhteliselt halb. Esiteks seetõttu, et valge LED-i infrapunaspekter ei sisalda infrapunaosa, see tähendab, et selle soojust ei saa kiirguse eest eraldada; teiseks on difuusse kuumakindlus ja LED-lambi soojustakistus suured. Halb soojuse hajumine võib põhjustada tõsiseid tagajärgi, näiteks vähendada LED-i valgusväljundit, lühendada seadme tööiga ja nihutada LED-i domineerivat lainepikkust. Seetõttu on üheks võtmeküsimuseks muutunud see, kuidas neid soojusenergiaid teha lühima tee, kiireima meetodi abil ja emissiooni maksimeerida.
LED-soojusjuhtimine hõlmab peamiselt kolme aspekti: kiibi tase, paketi tase ja süsteemi integreerimise soojuse tase. Nende hulgas on kiip peamine kuumutuskomponent, selle kvantefektiivsus määrab soojusefektiivsuse ja põhimiku materjal määrab kiibi soojusülekande efektiivsuse; pakendi puhul mõjutavad pakendi struktuur, materjalid ja protsess soojuse hajumise tõhusust otseselt; süsteemi integreeritud soojuse hajumise taset nimetatakse ka väliseks radiaatoriks on peamiselt jahutusradiaator, soojustoru, ventilaator, temperatuuri tasakaalustav plaat jms. Viimastel aastatel on kodu- ja välismaal akadeemilised ringkonnad pööranud LED-soojuse hajumise probleemile üha enam tähelepanu ja vastavalt sellele on läbi viidud mitmesuguseid uuringuid. Kuna LED-lampide soojuseraldus on enamasti empiiriline disain, on soojuseraldussüsteemi professionaalsus suhteliselt nõrk, nii et LED-lampide soojuseraldusprobleem on endiselt väga suur. tõsine. Seetõttu on suure võimsusega LED-lampide termilisel analüüsil ja termilisel kujundamisel oluline praktiline tähtsus.
Selles artiklis tutvustatakse esmalt LED-lampide praegust soojuse hajumise tehnoloogiat ja üldkasutatavaid termilise analüüsi vahendeid, seejärel valitakse uurimismudeliks suure võimsusega LED-lamp ja kasutatakse ANSYS-i lõplike elementide analüüsi tarkvara LED-lambi termilise analüüsi tegemiseks, et saada erinevaid lambi osad. Selle alusel parandatakse kiibi temperatuuri jaotust ja maksimaalset temperatuuri ning saavutatakse rahuldav soojuseraldusvõime.
2 LED-valgusjahutuse tehnoloogiat
Praegu hõlmavad suure võimsusega LED-lampide peamised soojust hajutavad tehnoloogiad jahutusradiaale, soojustorusid, temperatuuri tasakaalustavaid plaate, kiirguskatte kihte, juhtivaid pastasid ja soojusjuhtivaid tihendeid. Jahutusradiaator kasutab suurenenud pindalaga soojuse konvektsiooni keskkonda hajutamiseks. Jahutusradiaatori soojuseraldusvõimet mõjutavad tegurid on jahutusradiaatori kuju, uimede arv, samm, suurus, kaldenurk, jahutusradiaatori materjal ja töötlemistehnoloogia. Tavaliselt kasutatav soojuse hajumise tehnoloogia kasutab selles artiklis kasutatud mudelilampe soojuse hajumiseks. Soojustoru kasutab kondenseeritud vedela faasi tsüklilist muutust, et tuletada ja hajutada LED-ist tekkivat suurt soojust. Normaaltingimustes kasutatakse soojustoru paremat soojuse saavutamiseks soojustoru külma otsa koos jahutusradiaatoriga. Ühtlase temperatuuriplaadi põhimõte sarnaneb soojustoruga, välja arvatud see, et soojustoru on ühemõõtmeline ühesuunaline soojusülekanne ja ühtlane temperatuuriplaat on pinna soojusülekanne, millel on kahemõõtmelisus, nii et kogu jahutusradiaatori pinnatemperatuur on ühtlane. Kiirguskattekiht kaetakse jahutusradiaatori välispinnale soojust hajutava värviga, et suurendada kiirgust ja võimaldada soojusel tõhusamalt kiirgada. Termopasta ja termopadja on loodud kontakti soojustakistuse vähendamiseks.
LED-lampide soojuse hajumise defektidel on peamiselt järgmised neli punkti:
1) LED-lampide jahutusradiaatorite paigutus pole mõistlik. Soojust hajutavate uimede paigutus ei arvesta valgusti kasutamist, mõjutades jahutusradiaatori soojust hajutavat efekti ning kujundades toote enda omadustele vastavad soojust hajutavad uimed.
2) LED-lambid rõhutavad soojusjuhtivust üle, kuid ei arvesta konvektsiooni soojuse hajumist. Soojustoru, termiline rasv ja muud soojust hajutavad abinõud vähendavad soojusjuhtivuse kaudu soojustakistust, kuid kuumus sõltub lõppkokkuvõttes lambi välispinnast, seega on arengusuund kiirguskatte kandmine välispinnale.
3) LED-lambid eiravad soojusülekande tasakaalu. Kui uimede temperatuurijaotus on äärmiselt ebaühtlane, põhjustab see mõnedel uimedel mingit mõju või on piiratud mõju ning ühtlane temperatuuriplaat võib mängida rolli temperatuuri võrdsustamisel.
4) Valgusti soojuse hajumine on kõige parem leida lühim kavandatud soojuse hajumise kanal, nii et soojus eralduks atmosfääri nii kiiresti kui võimalik. Nende hulgas on liidese soojustakistus soojuse hajumise kanali kitsaskoht, seega tuleks soojuse hajumise fookus asetada ka liidese soojusjuhtivusele.