Dioda koja emitira svjetlost (LED) jedan je od najperspektivnijih novih izvora hladne svjetlosti u 21. stoljeću. Mehanizam koji emitira svjetlost LED-a je da elektroni u PN spojnom prijelazu između energetskih opsega stvaraju svjetlosnu energiju, a čip ima vrućicu, posebno LED velike snage, koji se sastavlja u modul pomoću mnoštva LED, a rasipanje topline se uvelike povećava. Trenutno se samo 15% -20% energije LED pretvara u svjetlosnu energiju, a preostalih 80% -85% energije pretvara se u toplinsku energiju, a veličina čipa je samo 2112,52,5mm, što rezultira velikom gustoćom snage čipa (do 21). / Wmm magnitude). Međutim, rasipanje topline LED uređaja je relativno slabo. Prvo, zato što infracrveni spektar bijele LED ne sadrži infracrveni dio, tj. Njegova toplina ne može biti oslobođena zračenjem; drugo, difuzijski toplinski otpor i toplinski otpor LED žarulje su veliki. Slabo rasipanje topline može dovesti do ozbiljnih posljedica, poput smanjenja svjetlosnog svjetla LED-a, skraćivanja vijeka trajanja uređaja i pomicanja dominantne valne duljine LED-a. Stoga, kako napraviti ovu toplinsku energiju najkraćim putem, najbržom metodom i maksimizirati emisiju postalo je jedno od ključnih pitanja.
LED termalno upravljanje uglavnom uključuje tri aspekta: razinu čipa, razinu paketa i razinu topline integracije. Među njima je čip glavna komponenta grijanja, njegova kvantna učinkovitost određuje toplinsku učinkovitost, a materijal podloge određuje učinkovitost prijenosa topline čipa; za paket, struktura paketa, materijali i postupak izravno utječu na učinkovitost ispuštanja topline; sistemski integrirana razina topline naziva se i vanjska. Radijator uglavnom uključuje hladnjak, toplinsku cijev, ventilator, ploču za izjednačavanje temperature i slično. Posljednjih godina akademskim krugovima u zemlji i inozemstvu sve više pozornosti pridaju problemu raspršivanja LED-a i na taj se način provode različita istraživanja. Međutim, budući da je raspršivanje topline LED svjetiljki uglavnom empirijskog dizajna, sustav odlaganja topline je relativno loš u profesionalizmu, tako da je problem s disipacijom topline LED svjetiljki i dalje vrlo velik. ozbiljan. Stoga toplinska analiza i toplinski dizajn LED svjetiljki velike snage imaju važan praktični značaj.
Ovaj rad prvo uvodi trenutnu tehnologiju raspodjele topline LED svjetiljki i uobičajeno korištene alate za toplinsku analizu, zatim odabire LED žarulju velike snage kao istraživački model, a koristi ANSYS softver za analizu konačnih elemenata za provođenje toplinske analize na LED svjetiljki za dobivanje različitih dijelovi svjetiljke. Na temelju toga poboljšava se raspodjela temperature i maksimalna temperatura strugotine, te se postiže zadovoljavajući učinak topline.
2 LED tehnologija hlađenja
Trenutno, glavne tehnologije za raspršivanje topline za LED žarulje velike snage uključuju toplotne odvode, toplinske cijevi, ploče za izjednačavanje temperature, slojeve presvlačenja zračenjem, provodne paste i toplinski provodljive brtve. Hladnjak koristi povećanu površinu za raspršivanje konvekcije topline u okoliš. Čimbenici koji utječu na učinkovitost raspodjele topline hladnjaka su oblik hladnjaka, broj peraja, visina tona, veličina, kut nagiba, materijal hladnjaka i tehnologija obrade. Uobičajeno korištena tehnologija raspodjele topline, modelne svjetiljke u ovom radu koriste hladnjake za rasipanje topline. Toplinska cijev koristi cikličku promjenu kondenzirane tekuće faze za dobivanje i rasipanje velike topline koju stvara LED. U normalnim se okolnostima hladni kraj toplinske cijevi koristi zajedno s hladnjakom kako bi se postigla bolja raspodjela topline. Princip ravnomjerne temperaturne ploče sličan je principu toplinske cijevi, osim što je toplinska cijev jednodimenzionalni jednosmjerni prijenos topline, a jednolična temperaturna ploča površinski je prijenos topline, koji ima dvodimenzionalnost, tako da površinska temperatura cijelog hladnjaka je jednolika. Sloj za zračenje je premazan bojom koja raspršuje toplinu na vanjskoj površini hladnjaka kako bi se povećala emisijska snaga i omogućilo toplini da zrači učinkovitije. Toplinska pasta i termalni jastučić dizajnirani su tako da smanje toplinski otpor kontakta.
Kvarovi u raspodjeli topline LED žarulje uglavnom imaju sljedeće četiri točke:
1) Raspored peraja hladnjaka LED svjetiljki je nerazuman. Raspored peraja za raspršivanje topline ne uzima u obzir upotrebu svjetiljke, što utječe na učinak raspršivanja topline hladnjaka i dizajnira peraje za raspršivanje topline u skladu s karakteristikama samog proizvoda.
2) LED žarulje pretjerano naglašavaju vezu provođenja topline, ali zanemaruju rasipanje konvekcijske topline. Toplinska cijev, toplinska mast i druge mjere raspršivanja topline smanjuju toplinski otpor toplinskom provodljivošću, ali toplina u konačnici ovisi o površini vanjske površine svjetiljke, pa je trend razvoja primjene zračenja premazom na vanjskoj površini.
3) LED žarulje zanemaruju ravnotežu prijenosa topline. Ako je temperaturna raspodjela peraja izrazito neravnomjerna, to će uzrokovati da neke peraje nemaju nikakav učinak ili ograničeni učinak, a jednolična temperaturna ploča može igrati ulogu u izjednačavanju temperature.
4) Rješavanje topline svjetiljke najbolje je pronaći najkraći dizajnirani kanal za raspršivanje topline, kako bi se toplina što prije pustila u atmosferu. Među njima je toplinski otpor sučelja usko grlo kanala raspršivanja topline, tako da se žarište odvajanja topline također treba staviti na sučelje toplinski provodljivi materijal.