Eina d’anàlisi tèrmica
El programari d’anàlisi tèrmic pot simular de forma realista l’estat tèrmic del sistema i es pot simular tèrmicament durant la fase de disseny del producte per determinar la temperatura més alta del model. Si se supera la temperatura admissible, s’han de millorar les mesures de dissipació de la calor per complir els requisits d’ús. Això redueix el cost de disseny, redisseny i reproducció i augmenta la taxa d’èxit del producte.
Actualment, hi ha molts tipus de programes d’anàlisi tèrmica, com ara ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK i FloTherm.
1) Des del punt de vista operatiu, EFD està integrat en el programa PRO / E, SW, CATIA. El model de programari és fàcil de configurar i senzill de configurar. És útil per a càlcul aproximat en enginyeria, però el programari ocupa més recursos del sistema. No s’ha de dividir massa i la precisió del càlcul no és alta.
2) En termes d'aplicabilitat, ICEPAK està incrustat a ANSYS WB12.1, que pot tractar superfícies generals complexes. La funció d'importació del model s'ha millorat molt, i el funcionament del programari és senzill. Igual que EFD, no cal calcular manualment l’estat de flux. El maneig de malles complexes és ràpid.
3) Segons la tradició del refrigeració electrònica, FloTherm és més ampli que ICSPAK i fa temps que ocupa el mercat d’anàlisi tèrmica electrònica, però és difícil processar superfícies corbes. El modelatge és un tema clau per als dissenyadors de lluminàries LED.
4) Professionalment parlant, ANSYS i FLUENT són el programari preferit per a assaigs i assaigs, i emfatitzen els càlculs precisos de la teoria. El programari ANSYS es basa en el mètode d’elements finits i el resultat del càlcul té una alta precisió. És adequat per a aquells que tenen una base teòrica superior i pot realitzar fàcilment la programació manual i el disseny d'optimització.
A partir de la comparació anterior, es va utilitzar el programari ANSYS per a anàlisis tèrmiques.
Anàlisi tèrmic d’una làmpada LED d’alta potència
En aquest treball s’utilitza una làmpada LED d’alta potència com a model de recerca. L’anàlisi de simulació tèrmica de la lluminària es realitza mitjançant el programari ANSYS. Els passos d’anàlisi són: establir un model simplificat, establir les condicions del límit, dividir la graella i calcular.
Model físic de la lluminària
El model d'investigació va seleccionar una llum de túnel LED d'alta potència desenvolupada per una empresa LED de Zhejiang a Zhejiang. La làmpada consta de boles de llum LED, fundes de làmpades, coixins de pell, miralls, plaques de circuit, disbaixadors de calor i fonts d'alimentació.
Entre ells, la llum de la làmpada es mostra a la figura 2, que pertany a l'estructura de paquets integrada. Cada perla de la làmpada està embalada amb xips de llum blava de 9 GaN, tres cordes estan connectades en sèrie i la superfície del xip està recoberta de fòsfor per compensar la llum. El xip està encapsulat amb resina epoxi i fixat a l’aigüera de coure de coure amb cola de plata. Instal·leu la lent i connecteu l’elèctrode amb un fil d’or. L’aigüera de calor i la placa de circuit estan connectades mitjançant el gel de sílice conductor tèrmic, i la placa de circuit i l’aigüera de calor es fixen mitjançant cargols als quatre costats de l’aigüera tèrmica. Per reduir la resistència tèrmica de contacte, la capa mitjana de la placa de circuit i l’aigüera de calor també està recoberta amb el gel de sílice conductor tèrmic.
Model de xarxa tèrmica lumínica
Hi ha tres maneres principals d’analitzar la dissipació de calor de la làmpada LED per l’estructura de la làmpada:
1) xip - capa de fòsfor - resina epoxi - lent - entorn;
2) xip - fil d'or - bracket - placa de circuit - gel de sílice tèrmica - dissipador de calor - ambient;
3) Xip - cola de plata - dissipador de calor de coure - gel de sílice tèrmica - placa de circuit - gel de sílice tèrmica - dissipador de calor - ambient.
Com que la conductivitat tèrmica de la resina epoxi per a l'encapsulat és de només 0,2 W / (m · k), es fa el tractament tèrmic aquí. A més, la superfície del fil d'or és molt petita i l'efecte de transferència de calor és mínim. Per tant, la ruta principal de dissipació de calor és la tercera, és a dir, la calor que emet el xip és conduïda per l’aigüera tèrmica, el gel de sílice conductor tèrmic, la placa de circuit, el gel de sílice conductor tèrmic fins a l’aigüera tèrmica. dissipador de calor. Introduïu l’aire de forma convectiva.
Aquest estudi simplifica per primer cop el model basat en els principals mètodes de dissipació de calor de l’anàlisi anterior: simplificar la lent de la làmpada LED en un paral·lelipíped rectangular per reduir la quantitat de càlcul; simplificant la pasta de plata entre el xip i l’aigüera tèrmica fins a una placa fina de 0,1 mm; perles de llum i dissipació de la calor La sílice tèrmica entre les làmines es simplifica fins a una placa prima de 0,3 mm.
Anàlisi tèrmica de làmpades
A continuació, determineu les condicions del límit segons la situació d’aplicació de la lluminària i les condicions de treball reals de la manera següent:
1) Cada xip té una potència d’1,5 W i una eficiència lluminosa del 20%, de manera que la potència de calefacció per xip és de 1,2 W, és a dir, la calor total de cada font es defineix com a 1,2 W.
2) La lluminària és un llum de túnel i la temperatura màxima no supera els 100 ° C, per la qual cosa no es considera la radiació solar.
3) En el procés d’ús real, la lluminària s’instal·la directament a l’aire exterior, que pertany a la convecció natural. Per tant, les sis cares del recinte es defineixen com a obertura, i se suposa que la temperatura ambient és de 25 ° C.
La temperatura màxima de la lluminària es concentra al xip i la temperatura màxima és de 76,23 ° C. Tenint en compte un error, és molt probable que superin els 80 ºC de la temperatura màxima permesa de la unió. Es pot veure que la dissipació de calor actual de la lluminària LED és relativament deficient, i cal dur a terme el sistema de refrigeració actual. millorar. El motiu principal per analitzar l’alta temperatura de la làmpada és que el gruix de la placa de circuit és gran i la conductivitat tèrmica és deficient, i la capa de dissipació de la calor és massa, cosa que provoca un coll d’ampolla de conducció de calor i la calor no està bé. transmesos.