Termikus elemző eszköz
A termikus elemző szoftver realisztikusan szimulálja a rendszer hőállapotát, és termikusan szimulálható a termék tervezési szakaszában a modell legmagasabb hőmérsékletének meghatározása céljából. Ha a megengedett hőmérsékletet túllépik, a hőelvezetési intézkedéseket javítani kell a felhasználási követelmények teljesítése érdekében. Ez csökkenti a tervezés, az újratervezés és a reprodukció költségeit, és növeli a termék sikerességi arányát.
Jelenleg számos termikus elemző szoftver létezik, mint például az ANSYS, a FLUENT, az EFD, az ICEPAK és a FloTherm.
1) Működési szempontból az EFD be van ágyazva a PRO / E, SW, CATIA szoftverbe. A szoftvermodell könnyű és egyszerűen beállítható. Ez hasznos a mérnöki munka durva kiszámításához, de a szoftver több rendszer erőforrást foglal el. Nem szabad túl sokat osztani, és a számítás pontossága nem túl magas.
2) Az alkalmazhatóság szempontjából az ICEPAK be van ágyazva az ANSYS WB12.1-be, amely képes kezelni az általános bonyolult felületeket. A modell import funkcióját jelentősen továbbfejlesztették, és a szoftver üzemeltetése egyszerű. Az EFD-hez hasonlóan nincs is szükség az áramlási állapot kézi kiszámítására. A komplex háló kezelése gyors.
3) Az elektronikus hűtés hagyománya szerint a FloTherm szélesebb, mint az ICSPAK, és régóta elfoglalja az elektronikus hőanalízis piacát, de az ívelt felületek feldolgozása nehéz. A modellezés a LED-es lámpatestek tervezőinek kulcsfontosságú kérdése.
4) Szakmai szempontból az ANSYS és a FLUENT az előnyben részesített szoftverek az akadémiai és esszé-munkákhoz, és hangsúlyozzák az elméletből származó pontos számításokat. Az ANSYS szoftver a véges elem módszerén alapul, és a számítási eredmény nagy pontossággal rendelkezik. Alkalmas azok számára, akik magasabb elméleti alapokkal rendelkeznek, és könnyen megvalósíthatják a kézi programozást és az optimalizálási tervezést.
A fenti összehasonlítás alapján az ANSYS szoftvert használtuk hőelemzésre.
Nagy teljesítményű LED-lámpa hőelemzése
Ebben a cikkben egy nagy teljesítményű LED-lámpa szolgál mint kutatási modell. A lámpatest hőszimulációs elemzését ANSYS szoftver segítségével végezzük. Az elemzés lépései: egyszerűsített modell létrehozása, határfeltételek meghatározása, a rács felosztása és a számítás.
A lámpatest fizikai modellje
A kutatási modellnek egy nagy teljesítményű LED-es alagútlámpát választottak ki, amelyet egy bizonyos LED-társaság fejlesztett ki Zhejiangban. A lámpa LED-es lámpagyöngyökből, lámpahuzatokból, bőr párnákból, tükrökből, áramköri táblákból, hűtőbordákból és tápegységekből áll.
Ezek közül a lámpagyöngyöt a 2. ábra mutatja, amely az integrált csomagszerkezethez tartozik. Mindegyik lámpagyöngy 9 GaN kék fényforgáccsal van csomagolva, három zsinór van egymással összekötve, és a chip felülete foszforral van bevonva a fénykompenzáció érdekében. A forgácsot epoxi-gyantával kapszulázzuk, és ezüst ragasztóval rögzítjük a réz hűtőbordájára. Helyezze be a lencsét, és csatlakoztassa az elektródát egy arany huzallal. A hűtőbordát és az áramköri lapot hővezető szilikagél köti össze, az áramköri lapot és a hűtőbordát csavarokkal rögzítik a hűtőborda négy oldalán. Az érintkező hőállóság csökkentése érdekében az áramköri lap és a hűtőborda középső rétegét hővezető szilikagéllel is bevonják.
Lámpatest hőhálózati modell
Három fő módszer van a LED-lámpák hőeloszlásának elemzésére a lámpa szerkezete szerint:
1) forgács - foszforréteg - epoxigyanta - lencse - környezet;
2) chip - arany huzal - konzol - áramköri lap - termikus szilikagél - hűtőborda - környezet;
3) Chip - ezüst ragasztó - réz hűtőborda - termikus szilikagél - áramköri lap - termikus szilikagél - hűtőborda - környezet.
Mivel a kapszulázáshoz használt epoxigyanta hővezetőképessége csak 0,2 W / (m · k), itt végezzük a hőkezelést. Ezenkívül az arany huzal területe nagyon kicsi, és a hőátadási hatás minimális. Ezért a fő hőelvezetési út a harmadik, azaz a forgács által kibocsátott hőt a hűtőborda, a hővezető szilikagél, az áramköri lap, a hővezető szilikagél vezet a hűtőborda felé, majd a hűtőborda. Adja be a levegőt konvektív módon.
Ez a tanulmány először a fenti elemzés fő hőelvezetési módszerén alapuló modellt egyszerűsíti: a LED lámpa lencséjét egyszerűsítve egy téglalap alakú párhuzamos csőre csökkenti a számítás mennyiségét; az ezüst paszta egyszerűsítése a forgács és a hűtőborda között egy 0,1 mm-es vékony lemezre; lámpagyöngyök és a hőeloszlás A lapok közötti hőszilícium-dioxid egy 0,3 mm vastag lemezré válik.
Lámpák termikus elemzése
Ezután határozza meg a határ körülményeket a lámpatest alkalmazási helyzete és a tényleges munkakörülmények alapján a következők szerint:
1) Mindegyik forgács 1,5 W-os teljesítménnyel és 20% -os fényhatékonysággal rendelkezik, tehát egy forgácsonkénti fűtési teljesítmény 1,2 W, vagyis az egyes források összhőjét 1,2 W-nak tekintik.
2) A lámpatest alagútfény, és a maximális hőmérséklet nem haladja meg a 100 ° C-ot, tehát a napsugárzást nem veszik figyelembe.
3) A tényleges használat során a lámpatest közvetlenül a külső levegőbe van beépítve, amely a természetes konvekcióhoz tartozik. Ezért a kamra hat felületét nyitottnak kell tekinteni, és a környezeti hőmérsékletet feltételezzük, hogy 25 ° C.
A lámpatest maximális hőmérséklete a forgácson van koncentrálva, a maximális hőmérséklet pedig eléri a 76,23 ° C-ot. Egy bizonyos hibát figyelembe véve nagyon valószínű, hogy meghaladja a 80 ° C megengedett legnagyobb csatlakozási hőmérsékletet. Látható, hogy a LED-es lámpatest hőeloszlása viszonylag gyenge, és a jelenlegi hűtőrendszert végre kell hajtani. javítani. A lámpa magas hőmérséklete elemzésének fő oka az, hogy az áramköri lap vastagsága nagy és a hővezető képesség gyenge, a hőelvezetési réteg túl sok, ami hővezetési szűk keresztmetszetet okoz, és a hő nem megfelelő továbbított.