Dioda koja emitira svjetlost (LED) jedan je od najperspektivnijih novih izvora hladne svjetlosti u 21. stoljeću. Mehanizam koji emitira svjetlost LED dioda je da elektroni u PN spojnom prijelazu između energetskih opsega stvaraju svjetlosnu energiju, a čip ima vrućicu, posebno LED velike snage, koji je sastavljen u modul pomoću mnoštva LED, a rasipanje topline je uvelike povećano. 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, to jest, njegova toplina ne može biti oslobođena zračenjem; drugo, difuzijski otpor topline 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 termičko upravljanje uglavnom uključuje tri aspekta: nivo čipa, nivo paketa i nivo topline integracije sistema. Među njima je čip glavna komponenta grijanja, njegova kvantna učinkovitost određuje toplotnu efikasnost, a materijal podloge određuje efikasnost 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 problematiku raspodjele topline LED pridaje sve veća pažnja, pa se u skladu s tim provode i različita istraživanja. Međutim, budući da je raspršivanje topline LED svjetiljki uglavnom empirijskog dizajna, sustav raspodjele topline je relativno loš u profesionalizmu, tako da je problem s disipijom topline LED svjetiljki i dalje vrlo velik. ozbiljan. Stoga toplotna analiza i toplinski dizajn LED svjetiljki velike snage imaju važan praktični značaj.
Ovaj rad prvo uvodi trenutnu tehnologiju raspodjele topline LED svjetiljki i najčešće 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 delovi lampe. Na temelju toga poboljšavaju se raspodjela temperature i maksimalna temperatura čipa, te se postiže zadovoljavajući učinak raspodjele topline.
2 LED tehnologija hlađenja
Trenutno glavne tehnologije za raspršivanje topline za LED žarulje velike snage uključuju toplotne sudope, toplinske cijevi, ploče za izjednačavanje temperature, slojeve presvlačenja zračenjem, provodne paste i termički 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 raspršivanja topline, modelne svjetiljke u ovom radu koriste hladnjake za raspodjelu topline. Toplotna cijev koristi cikličku promjenu kondenzirane tekuće faze za dobivanje i rasipanje velike topline koju stvara LED. U normalnim okolnostima hladni kraj toplinske cijevi koristi se 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. temperatura površine 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 efikasnije. Termička pasta i termički jastučić dizajnirani su tako da smanje toplotni otpor kontakta.
Neispravnosti rasipanja topline LED lampe uglavnom imaju sljedeće četiri točke:
1) Raspored rebara hladnjaka LED lampi nije razuman. Raspored peraja za raspršivanje topline ne uzima u obzir upotrebu svjetiljke, koja utječe na učinak raspršivanja topline hladnjaka i dizajnirajući peraje za rasipanje toplote u skladu s karakteristikama samog proizvoda.
2) LED žarulje previše naglašavaju vezu provođenja topline, ali zanemaruju rasipanje toplotne konvekcije. Toplinska cijev, toplinska mast i druge mjere raspršivanja topline smanjuju toplinski otpor toplinskom provodljivosti, ali toplina u konačnici ovisi o površini vanjske površine svjetiljke, tako da je trend razvoja primjene zračenja premazom na vanjsku površinu.
3) LED lampice zanemaruju ravnotežu prenosa toplote. Ako je temperaturna raspodjela peraja izrazito neravnomjerna, to će uzrokovati da neke peraje nemaju nikakav učinak ili ograničen učinak, a jednolična temperaturna ploča može igrati ulogu u izjednačavanju temperature.
4) Rješavanje topline svjetiljke najbolje je pronaći najkraći dizajnerski kanal za raspodjelu topline, kako bi se toplina što prije pustila u atmosferu. Među njima je sučelje toplotnog otpora usko kanalno rasipanje topline, tako da se žarište odvajanja topline također mora staviti na interfejsni toplinski provodljivi materijal.