A fénykibocsátó dióda (LED) a 21. század egyik legígéretesebb új hideg fényforrása. A LED-ek fénykibocsátó mechanizmusa az, hogy a PN csomópontban az elektronok átmennek az energiasávok között, hogy fényt termeljenek, és a chipnek láz jelensége van, különösen egy nagy teljesítményű LED-mel, amelyet egy modulba összeállítva sokféle LED-ek, és a hőelvezetés jelentősen megnő. Jelenleg a LED energiájának csupán 15% -20% -át könnyű energiává alakítják, az energia fennmaradó 80% -85% -át hőenergiává alakítják, és a forgács mérete csak 2112,52,5 mm, ami a chip nagy teljesítmény sűrűségét eredményezi (legfeljebb 21). / Wmm nagyság). A LED-készülék hőelnyelése azonban viszonylag gyenge. Először is, mivel a fehér LED infravörös spektruma nem tartalmazza az infravörös részt, azaz hője nem szabadul fel sugárzás útján; másodszor, a diffúziós hőállóság és a LED-lámpák hőállósága nagy. A rossz hőeloszlás súlyos következményekkel járhat, például csökkentheti a LED fényteljesítményét, lerövidítheti az eszköz élettartamát, és eltolhatja a LED domináns hullámhosszát. Ezért az egyik legfontosabb kérdés, hogy miként állítsuk elő ezeket a hőenergiákat a legrövidebb úton, a leggyorsabb módszerrel, és maximalizáljuk a kibocsátást.
A LED-es hőkezelés elsősorban három szempontot foglal magában: chipszint, csomagszint és rendszerintegrációs hőszint. Közülük a forgács a fő fűtőelem, kvantumhatékonysága határozza meg a hőhatékonyságot, és az alapanyag határozza meg a forgács hőátadási hatékonyságát; a csomagolás esetében a csomagolás szerkezete, az anyagok és a folyamat közvetlenül befolyásolja a hőelvezetési hatékonyságot; a rendszerbe integrált hőelvezetési szintet külső néven is hívják. A hűtő elsősorban hűtőborda, hőcső, ventilátor, hőmérséklet-kiegyenlítő lemez és hasonlók részét képezi. Az utóbbi években a LED-eloszlás problémájára egyre nagyobb figyelmet fordítottak a hazai és külföldi tudományos körök, és ennek megfelelően különféle kutatásokat végeztek. Mivel azonban a LED-lámpák hőeloszlása nagyrészt empirikus tervezésű, a hőelvezetési rendszer viszonylag gyenge a professzionalizmusban, így a LED-lámpák hőelnyelési problémája továbbra is nagyon magas. komoly. Ezért a nagy teljesítményű LED-lámpák hőelemzése és hőtervezése fontos gyakorlati jelentőséggel bír.
Ez a cikk először bemutatja a LED-lámpák jelenlegi hőelvezetési technológiáját és az általánosan használt hőelemző eszközöket, majd kiválasztja a nagy teljesítményű LED-lámpát kutatási modellként, és az ANSYS véges elem elemző szoftverét használja a LED-lámpán végzett hőelemzés elvégzéséhez, különféle a lámpa alkatrészei. Ez alapján javul a forgács hőmérsékleti eloszlása és a maximális hőmérséklete, és kielégítő hőelvezetési hatás érhető el.
2 LED-es fényhűtéstechnika
Jelenleg a nagy teljesítményű LED-lámpák fő hőszóró technológiája a hűtőbordák, hőcsövek, hőmérséklet-kiegyenlítő lemezek, sugárzó bevonórétegek, vezető paszták és hővezető tömítések. A hűtőborda a megnövelt felületet használja a hőkonvekció eloszlatására a környezetbe. A hűtőborda hőeloszlási teljesítményét befolyásoló tényezők a hűtőborda alakja, a bordák száma, a hangmagasság, a méret, a dőlésszög, a hűtőborda anyaga és a feldolgozási technológia. Az általánosan alkalmazott hőelvezetési technológia az ebben a cikkben szereplő modelllámpák hőelnyelőket használnak a hőeloszláshoz. A hővezeték a kondenzált folyadékfázis ciklikus változását használja a LED által generált magas hő kiszámításához és eloszlatásához. Normál körülmények között a hőcső hideg végét a hűtőbordával együtt használják a jobb hőelvezetés elérése érdekében. Az egységes hőmérsékletű lemez elve hasonló a hőcsőhöz, azzal a különbséggel, hogy a hőcső egydimenziós egyirányú hőátadással rendelkezik, és az egységes hőmérsékleti lemez a felszíni hőátadás, amelynek kétdimenziós dimenziója van, tehát A teljes hűtőborda felületi hőmérséklete egyenletes. A sugárzó bevonóréteget hőelvezető festékkel bevonják a hűtőborda külső felületére, hogy növeljék a sugárzást és lehetővé tegyék a hő hatékonyabb sugárzását. A hőpasztát és a hőszigetelőt úgy alakították ki, hogy csökkentsék az érintkező hőállóságát.
A LED-lámpák hőeloszlási hibáinak főleg a következő négy pontja van:
1) A LED-lámpák hűtőbordájának elrendezése ésszerűtlen. A hőszóró bordák elrendezése nem veszi figyelembe a lámpatest használatát, befolyásolja a hűtőborda hőszóró hatását, és megtervezi a hőelvezető bordákat, amelyek megfelelnek a termék tulajdonságainak.
2) A LED-lámpák túl hangsúlyozzák a hővezető összeköttetést, de figyelmen kívül hagyják a konvekciós hőelvezetést. Hőcső, hőzsír és más hőelvezető intézkedések csökkentik a hővezetést a hővezetés révén, de a hő végső soron a lámpa külső felületétől függ, tehát fejlődési tendencia a sugárzás bevonatának a külső felületre történő felhordása.
3) A LED-lámpák nem veszik figyelembe a hőátadás egyensúlyát. Ha az uszonyok hőmérsékleti eloszlása erősen egyenetlen, akkor az egyik uszonynak nincs hatása vagy korlátozott hatása van, és az egységes hőmérséklemez szerepet játszhat a hőmérséklet kiegyenlítésében.
4) A lámpatest hőeloszlása a legjobb, ha megtaláljuk a legrövidebb hőelvezetési csatornát, hogy a hő a lehető leghamarabb a légkörbe kerüljön. Ezek között az interfész hőellenállása a hőelvezető csatorna szűk keresztmetszete, tehát a hőelvezetésnek a hangsúlyt az interfész hővezető anyagára kell helyezni.