Instrument de analiză termică
Software-ul de analiză termică poate simula realist starea termică a sistemului și poate fi simulat termic în faza de proiectare a produsului pentru a determina temperatura cea mai ridicată din model. Dacă se depășește temperatura admisă, măsurile de disipare a căldurii trebuie îmbunătățite pentru a îndeplini cerințele de utilizare. Acest lucru reduce costul de proiectare, reproiectare și reproducere și crește rata de succes a produsului.
În prezent, există mai multe tipuri de software de analiză termică, cum ar fi ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK și FloTherm.
1) Din punct de vedere operațional, EFD este încorporat în software-ul PRO / E, SW, CATIA. Modelul software este ușor de configurat și simplu de configurat. Este util pentru calculul dur în inginerie, dar software-ul ocupă mai multe resurse de sistem. Nu trebuie împărțit prea mult, iar precizia de calcul nu este ridicată.
2) În ceea ce privește aplicabilitatea, ICEPAK este încorporat în ANSYS WB12.1, care poate gestiona suprafețe generale complexe. Funcția de import a modelului a fost mult îmbunătățită, iar operarea software-ului este simplă. La fel ca EFD, nu este necesară calcularea manuală a stării de curgere. Manevrarea ochiurilor complexe este rapidă.
3) Din tradiția răcirii electronice, FloTherm este mai larg decât ICSPAK și ocupă de mult piața de analize termice electronice, dar este dificil să procesezi suprafețe curbate. Modelarea este o problemă-cheie pentru designerii de corpuri de iluminat cu LED.
4) Profesional vorbind, ANSYS și FLUENT sunt software-ul preferat pentru lucrări academice și eseuri, și subliniază calcule corecte din teorie. Software-ul ANSYS se bazează pe metoda elementului finit, iar rezultatul calculului are o precizie ridicată. Este potrivit pentru cei cu bază teoretică superioară și poate realiza cu ușurință programare manuală și proiectare de optimizare.
Pe baza comparației de mai sus, software-ul ANSYS a fost utilizat pentru analiza termică.
Analiza termică a unei lămpi cu LED de mare putere
În această lucrare, o lampă LED de mare putere este folosită ca model pentru cercetare. Analiza de simulare termică a corpului de iluminat este realizată cu ajutorul softului ANSYS. Etapele de analiză sunt: stabilirea unui model simplificat, stabilirea condițiilor de delimitare, împărțirea grilei și calcularea.
Modelul fizic al corpului de iluminat
O lumină de tunel cu LED-uri de mare putere dezvoltată de o anumită companie LED din Zhejiang a fost selectată ca model de cercetare. Lampa este formată din perle de lămpi cu LED, capace pentru lămpi, plăcuțe din piele, oglinzi, plăci de circuit, chiuvete de căldură și surse de alimentare.
Printre ele, perla lămpii este prezentată în figura 2, care aparține structurii pachetului integrat. Fiecare perlă a lămpii este ambalată cu cipuri de lumină albastră de 9 GaN, trei șiruri sunt conectate în serie, iar suprafața cipului este acoperită cu fosfor pentru compensarea luminii. Cipul este încapsulat cu rășină epoxidică și fixat pe chiuveta de căldură din cupru cu lipici de argint. Instalați obiectivul și conectați electrodul cu un fir de aur. Chiuveta de căldură și placa de circuit sunt conectate de gelul de silice conductiv termic, iar placa de circuit și radiatorul sunt fixate cu șuruburi pe cele patru laturi ale radiatorului. Pentru a reduce rezistența termică de contact, stratul mijlociu al plăcii de circuit și al radiatorului este, de asemenea, acoperit cu silicagea conductivă.
Model de rețea termică pentru lumină
Există trei moduri principale de a analiza disiparea căldurii lămpii cu LED-uri prin structura lămpii:
1) cip - strat de fosfor - rășină epoxidică - lentilă - mediu;
2) cip - sârmă de aur - suport - placă de circuite - gel de silice termică - radiator - mediu;
3) Chip - clei argintiu - radiator de cupru - gel de silice termică - placă de circuite - gel de silice termică - radiator - mediu.
Deoarece conductivitatea termică a rășinii epoxidice pentru încapsulare este de numai 0,2 W / (m · k), aici se efectuează tratamentul termic. În plus, suprafața firului de aur este foarte mică, iar efectul de transfer de căldură este minim. Prin urmare, calea principală de disipare a căldurii este a treia, adică căldura emisă de cip este realizată de chiuveta de căldură, de silicagea conductivă termică, de placa de circuit, de silicagea conductivă termică până la chiuveta, apoi radiator. Introduceți aerul într-o manieră convectivă.
Acest studiu simplifică mai întâi modelul bazat pe principalele metode de disipare a căldurii din analiza de mai sus: simplificarea obiectivului lămpii LED într-un paralelipiped dreptunghiular pentru a reduce cantitatea de calcul; simplificarea pastei de argint dintre cip și chiuveta de căldură la o placă subțire de 0,1 mm; margele lămpilor și disiparea căldurii Silica termică dintre foi este simplificată pe o placă subțire de 0,3 mm.
Analiza termică a lămpilor
Apoi, determinați condițiile de delimitare în funcție de situația de aplicare a corpului de iluminat și condițiile reale de lucru, după cum urmează:
1) Fiecare cip are o putere de 1,5 W și o eficiență luminoasă de 20%, deci puterea de încălzire pe cip este de 1,2 W, adică căldura totală a fiecărei surse este definită ca 1,2 W.
2) Corpul de iluminat este o lumină de tunel, iar temperatura maximă nu depășește 100 ° C, deci nu se ia în considerare radiația solară.
3) În procesul de utilizare efectivă, corpul de iluminat este instalat direct în aerul exterior, care aparține convecției naturale. Prin urmare, cele șase fețe ale incintei sunt definite drept deschidere, iar temperatura ambientală este de 25 ° C.
Temperatura maximă a corpului de iluminat este concentrată la cip, iar temperatura maximă este de 76.23 ° C. Având în vedere o anumită eroare, este foarte probabil să depășească temperatura maximă de joncțiune de 80 ° C. Se poate observa că disiparea căldurii actuale a corpului de iluminat cu LED este relativ slabă și este necesară realizarea sistemului de răcire curent. îmbunătăţi. Motivul principal pentru analizarea temperaturii ridicate a lămpii este că grosimea plăcii de circuit este mare, iar conductivitatea termică este slabă, iar stratul de disipare a căldurii este prea mare, ceea ce provoacă un blocaj de conducere de căldură, iar căldura nu este bine transmise.