Termilise analüüsi tööriist
Termilise analüüsi tarkvara abil saab süsteemi soojuslikku olekut reaalselt simuleerida ja seda saab toote kujundamise etapis termiliselt simuleerida, et määrata mudeli kõrgeim temperatuur. Kui lubatud temperatuur on ületatud, tuleks soojuse hajumise abinõusid parendada, et need vastaksid kasutamisnõuetele. See vähendab kavandamise, ümberkujundamise ja paljundamise kulusid ning suurendab toote edukust.
Praegu on palju erinevaid termilise analüüsi tarkvara, näiteks ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK ja FloTherm.
1) Operatiivsest küljest on EFD manustatud tarkvarasse PRO / E, SW, CATIA. Tarkvaramudelit on lihtne seadistada ja seda on lihtne seadistada. See on kasulik tehniliste andmete töötlemiseks, kuid tarkvara võtab rohkem süsteemiressursse. Seda ei tohiks jagada liiga palju ja arvutuse täpsus pole kõrge.
2) Rakendatavuse mõttes on ICEPAK manustatud ANSYS WB12.1, mis saab hakkama üldiste keerukate pindadega. Mudeli importimise funktsiooni on oluliselt täiustatud ja tarkvara kasutamine on lihtne. Nagu EFD, pole ka voolu olekut vaja käsitsi arvutada. Keerukate silmadega tegelemine on kiire.
3) Elektroonilise jahutuse traditsioonist alates on FloTherm laiem kui ICSPAK ja on juba pikka aega hõivanud elektroonilise termilise analüüsi turu, kuid kõverate pindade töötlemine on keeruline. LED-valgustite disainerite jaoks on võtmeküsimus modelleerimine.
4) Professionaalselt öeldes on ANSYS ja FLUENT akadeemiliste ja esseede jaoks eelistatud tarkvara ning need rõhutavad teooriast lähtuvaid täpseid arvutusi. ANSYS tarkvara põhineb lõplike elementide meetodil ja arvutustulemuses on suur täpsus. See sobib neile, kellel on kõrgem teoreetiline alus, ja saab hõlpsasti käsitsi programmeerimist ja optimeerimise kujundamist.
Ülaltoodud võrdluse põhjal kasutati termiliseks analüüsiks ANSYS-i tarkvara.
Suure võimsusega LED-lambi termiline analüüs
Selles artiklis kasutatakse uuringute mudelina suure võimsusega LED-lampi. Valgustite termilise simulatsiooni analüüs viiakse läbi ANSYS tarkvara abil. Analüüsi etapid on: lihtsustatud mudeli loomine, piirtingimuste seadmine, ruutvõrgu jagamine ja arvutamine.
Valgusti füüsiline mudel
Uurimismudeliks valiti suure võimsusega LED-tunnelilamp, mille oli välja töötanud üks Zhejiangi LED-ettevõte. Lamp koosneb LED-lampide helmestest, lambikattest, nahast padjadest, peeglitest, trükkplaatidest, jahutusradiaatoritest ja toiteallikatest.
Nende hulgas on lambi helmes joonisel 2 näidatud, mis kuulub integreeritud pakendistruktuuri. Iga lambipirn on pakendatud 9 GaN sinise valgusega kiibiga, kolm stringi on ühendatud järjestikku ja kiibi pind on valguse kompenseerimiseks kaetud fosforiga. Kiip on kapseldatud epoksüvaiguga ja fikseeritakse vaskradiaatori külge hõbedase liimiga. Paigaldage objektiiv ja ühendage elektrood kuldjuhtmega. Jahutusradiaator ja trükkplaat on ühendatud soojusjuhtiva silikageeliga ning trükkplaat ja jahutusradiaator kinnitatakse kruvide abil jahutusradiaatori neljale küljele. Kontakti termilise takistuse vähendamiseks kaetakse trükkplaadi ja kihi keskmine kiht soojust juhtiva silikageeliga.
Valgustite soojusvõrgu mudel
LED-lambi soojuse hajumise analüüsimiseks lambi struktuuri järgi on kolm peamist viisi:
1) kiip - fosforikiht - epoksüvaik - lääts - keskkond;
2) kiip - kuldtraat - sulg - trükkplaat - termiline silikageel - jahutusradiaator - keskkond;
3) kiibi - hõbedane liim - vasest jahutusradiaator - termiline silikageel - trükkplaat - termiline silikageel - jahutusradiaator - keskkond.
Kuna kapseldamiseks mõeldud epoksüvaigu soojusjuhtivus on ainult 0,2 W / (m · k), viiakse siin läbi kuumtöötlus. Lisaks on kuldtraadi pindala väga väike ja soojusülekande efekt on minimaalne. Seetõttu on peamine soojuse hajumistee kolmas, see tähendab, et kiibi eralduvat soojust juhivad jahutusradiaator, soojusjuhtiv silikageel, trükkplaat, soojusjuhtiv silikageel jahutusradiaatorisse ja seejärel radikas. Sisestage õhk konvektiivsel viisil.
See uuring lihtsustab kõigepealt mudelit, mis põhineb ülaltoodud analüüsi peamistel soojuse hajumise meetoditel: LED-lambi läätse lihtsustamine ristkülikukujuliseks rööptahuks, et vähendada arvutusmahtu; hõbepasta lihtsustamine kiibi ja jahutusradiaatori vahel õhukeseks plaadiks 0,1 mm; lambihelmed ja soojuseraldus Lehtede vaheline termiline ränidioksiid lihtsustatakse 0,3 mm õhukeseks plaadiks.
Lampide termiline analüüs
Seejärel määrake piirdetingimused vastavalt valgusti rakendussituatsioonile ja tegelikele töötingimustele järgmiselt:
1) Igal kiibil on võimsus 1,5 W ja valgusefektiivsusel 20%, seega on küttevõimsus kiibi kohta 1,2 W, see tähendab, et iga allika kogu soojus on määratletud kui 1,2 W.
2) Valgusti on tunnelvalgusti ja maksimaalne temperatuur ei ületa 100 ° C, seega päikesekiirgust ei arvestata.
3) Tegeliku kasutamise käigus paigaldatakse valgusti otse välisõhku, mis kuulub loomuliku konvektsiooni hulka. Seetõttu on korpuse kuus pinda määratletud kui avanev ja ümbritseva õhu temperatuur eeldatakse olevat 25 ° C.
Valgusti maksimaalne temperatuur on kontsentreeritud kiibile ja maksimaalne temperatuur on koguni 76,23 ° C. Teatud tõrke korral ületab see suure tõenäosusega ristmiku maksimaalset lubatud temperatuuri 80 ° C. On näha, et LED-valgusti praegune soojuse hajumine on suhteliselt kehv, ja on vaja läbi viia praegune jahutussüsteem. parandada. Lambi kõrge temperatuuri analüüsimise peamine põhjus on see, et trükkplaadi paksus on suur ja soojusjuhtivus on nõrk ning soojuse hajumise kihti on liiga palju, mis põhjustab soojusjuhtivuse kitsaskohta, ja soojus pole hästi edastatud.