El díode emissor de llum (LED) és una de les noves fonts de llum freda més prometedores del segle XXI. El mecanisme que emet la llum dels LED és que els electrons de la unió PN transiten entre les bandes d’energia per generar energia lluminosa i el xip té un fenomen de febre, especialment un LED d’alta potència, que s’uneix en un mòdul mitjançant una pluralitat de LED i augmenta molt la dissipació de calor. Actualment, només el 15% -20% de l’energia del LED es converteix en energia lumínica i el 80% -85% restant d’energia es converteix en energia calorífica i la mida del xip és de només 2112,52,5 mm, amb una gran densitat de potència del xip (fins a 21). / Magnitud Wmm). Tot i això, la dissipació de calor del dispositiu LED és relativament deficient. Primer, perquè l’espectre infraroig del LED blanc no conté la porció d’infrarojos, és a dir, la seva calor no es pot alliberar per radiació; segon, la resistència a la calor de difusió i la resistència tèrmica de la làmpada LED són grans. Una mala dissipació de calor pot comportar conseqüències greus, com ara reduir la sortida de llum del LED, reduir la vida del dispositiu i canviar la longitud d'ona dominant del LED. Per tant, com es pot convertir aquesta energia tèrmica amb la ruta més curta, el mètode més ràpid i la màxima emissió s’ha convertit en un dels problemes clau.
La gestió tèrmica del LED inclou principalment tres aspectes: nivell de xip, nivell de paquets i nivell de calor de la integració del sistema. Entre ells, el xip és el principal component de calefacció, la seva eficiència quàntica determina l'eficiència de calor i el material del substrat determina l'eficiència de transferència de calor del xip; pel paquet, l’estructura, els materials i el procés del paquet afecten directament l’eficiència de la dissipació de la calor; el sistema integrat de nivell de dissipació de calor també es diu extern El radiador inclou principalment un dissipador de calor, una canonada de calor, un ventilador, una placa d’igualació de temperatura i similars. En els darrers anys, el problema de la dissipació de calor de LED ha estat cada cop més atès pels cercles acadèmics de casa i de l'estranger, i s'han realitzat diverses investigacions en conseqüència. No obstant això, atès que la dissipació de calor de les làmpades LED és majoritàriament un disseny empíric, el sistema de dissipació de calor és relativament pobre de professionalitat, de manera que el problema de dissipació de calor de les làmpades LED continua sent molt elevat. greu. Per tant, l’anàlisi tèrmica i el disseny tèrmic de làmpades LED d’alta potència tenen una significació pràctica important.
Aquest treball introdueix primer la tecnologia de dissipació de calor actual de les làmpades LED i les eines d’anàlisi tèrmica d’ús comú, després selecciona una làmpada LED d’alta potència com a model d’investigació i utilitza un programari d’anàlisi d’elements finits ANSYS per realitzar anàlisis tèrmiques a la làmpada LED per obtenir diversos parts de la làmpada. A partir d’això, es millora la distribució de la temperatura i la temperatura màxima del xip i s’obté un efecte satisfactor de dissipació de la calor.
2 tecnologia de refrigeració de llum LED
Actualment, les principals tecnologies de dissipació de calor per a làmpades LED d’alta potència inclouen embornals de calor, canonades de calor, plaques d’equiparació de temperatura, capes de recobriment de radiació, enganxes conductores i juntes conductores tèrmiques. El dissipador de calor utilitza la superfície ampliada per dissipar la convecció de calor al medi. Els factors que afecten el rendiment de dissipació de la dissipadora de calor són la forma de l’aigüera tèrmica, el nombre d’aletes, el pas, la mida, l’angle d’inclinació, el material del dissipador i la tecnologia de processament. Usada comunament amb la tecnologia de dissipació de calor, les làmpades model en aquest paper utilitzen dissipadors de calor per dissipar la calor. La canonada de calor utilitza el canvi cíclic de la fase líquida condensada per obtenir i dissipar l’alta calor generada pel LED. En circumstàncies normals, l'extrem fred del tub de calor s'utilitza juntament amb el dissipador per aconseguir una millor dissipació de calor. El principi de la placa uniforme de temperatura és similar al de la canonada de calor, excepte que la canonada de calor és una transferència de calor unidimensional i la placa de temperatura uniforme és la transferència de calor superficial, que té dues dimensions; la temperatura superficial de tot el dissipador de calor és uniforme. La capa de radiació està revestida amb una pintura dissipadora de calor a la superfície exterior de l’aigüera per augmentar l’emissivitat i permetre que la calor es radia de manera més eficient. La pasta tèrmica i el coixí tèrmic estan dissenyats per reduir la resistència tèrmica del contacte.
Els defectes de dissipació de calor de la làmpada LED tenen principalment els quatre punts següents:
1) La disposició de les aletes del dissipador de calor de les làmpades LED no és raonable. La disposició de les aletes de dissipació de calor no té en compte l’ús de la lluminària, afectant l’efecte de dissipació de la calor de l’aigüera i dissenyant les aletes de dissipació de calor que s’ajusten a les característiques del propi producte.
2) Les làmpades LED destaquen la baulació de conducció de calor, però deixen de banda la dissipació de calor de convecció. La canonada de calor, el greix tèrmic i altres mesures de dissipació de calor redueixen la resistència tèrmica mitjançant la conducció de calor, però la calor depèn en última instància de la superfície exterior de la làmpada, per la qual cosa és una tendència de desenvolupament aplicar el recobriment de radiació a la superfície exterior.
3) Les llums LED deixen de banda l’equilibri de la transferència de calor. Si la distribució de la temperatura de les aletes és greument desigual, farà que algunes de les aletes no tinguin cap efecte o efecte limitat i la placa de temperatura uniforme pugui tenir un paper igualador.
4) La dissipació de calor de la lluminària és millor trobar el canal de dissipació de calor més curt del disseny, de manera que la calor s’alliberi a l’atmosfera el més aviat possible. Entre ells, la resistència tèrmica de la interfície és el coll d'ampolla del canal de dissipació de la calor, de manera que el focus de dissipació de la calor també s'ha de situar al material conductor tèrmic de la interfície.