Dioda care emite lumina (LED) este una dintre cele mai promițătoare noi surse de lumină rece din secolul XXI. Mecanismul de emisie de lumină a LED-urilor este acela că electronii din tranziția de joncțiune PN între benzile de energie pentru a genera energie lumină, iar cipul are un fenomen de febră, în special un LED de mare putere, care este asamblat într-un modul folosind o multitudine de LED-uri, iar disiparea căldurii este foarte mare. În prezent, doar 15% -20% din energia LED-ului este transformată în energie lumină, iar restul de 80% -85% din energie este transformat în energie termică, iar dimensiunea cipului este de numai 2112,52,5 mm, rezultând o densitate mare de putere a cipului (până la 21). / Magnitudine Wmm). Cu toate acestea, disiparea căldurii dispozitivului LED este relativ slabă. În primul rând, deoarece spectrul infraroșu al LED-ului alb nu conține porțiunea infraroșu, adică căldura sa nu poate fi eliberată prin radiație; în al doilea rând, rezistența la căldură de difuzie și rezistența termică a lămpii cu LED sunt mari. Disiparea slabă a căldurii poate duce la consecințe grave, cum ar fi reducerea puterii de lumină a LED-ului, scurtarea duratei de viață a dispozitivului și schimbarea lungimii de undă dominante a LED-ului. Prin urmare, cum să realizăm această energie termică cu calea cea mai scurtă, cea mai rapidă metodă și maximizarea emisiilor a devenit una dintre problemele cheie.
Gestionarea termică a LED-urilor include în principal trei aspecte: nivelul de cip, nivelul pachetului și nivelul de căldură pentru integrarea sistemului. Printre acestea, cipul este componenta principală de încălzire, eficiența cuantică determină eficiența căldurii, iar materialul de substrat determină eficiența transferului de căldură al cipului; pentru pachet, structura pachetului, materialele și procesele afectează în mod direct eficiența disipării căldurii; nivelul integrat de disipare a căldurii este denumit, de asemenea, extern Radiatorul include în principal o radiator, o conductă de căldură, un ventilator, o placă de egalizare a temperaturii și altele asemenea. În ultimii ani, problema disipării căldurii cu LED-uri a fost acordată din ce în ce mai multă atenție cercurilor academice din țară și din străinătate, iar diverse cercetări au fost efectuate în consecință. Cu toate acestea, întrucât disiparea căldurii lămpilor cu LED-uri este în mare parte design empiric, sistemul de disipare a căldurii este relativ slab în profesionalism, astfel încât problema de disipare a căldurii lămpilor cu LED este încă foarte mare. serios. Prin urmare, analiza termică și proiectarea termică a lămpilor LED de mare putere au o semnificație practică importantă.
Această lucrare introduce mai întâi tehnologia actuală de disipare a căldurii a lămpilor cu LED și a instrumentelor de analiză termică utilizate în mod obișnuit, apoi selectează o lampă LED de mare putere ca model de cercetare și folosește un software de analiză a elementelor finite ANSYS pentru a efectua o analiză termică pe lampa LED pentru a obține diverse părți ale lămpii. Distribuția temperaturii și temperatura maximă a cipului sunt îmbunătățite pe această bază și se obține un efect satisfăcător de disipare a căldurii.
2 tehnologie LED de răcire a luminii
În prezent, principalele tehnologii de disipare a căldurii pentru lămpile cu LED-uri de mare putere includ chiuvete de căldură, conducte de căldură, plăci de egalizare a temperaturii, straturi de acoperire cu radiații, paste conductoare și garnituri conductoare termice. Chiuveta de căldură folosește suprafața mărită pentru a disipa convecția de căldură în mediu. Factorii care afectează performanța disipației de căldură a radiatorului sunt forma radiatorului, numărul de aripioare, pasul, dimensiunea, unghiul de înclinare, materialul radiatorului și tehnologia de prelucrare. Folosită în mod obișnuit tehnologia de disipare a căldurii, lămpile model din această hârtie utilizează chiuvete de căldură pentru a disipa căldura. Țeava de căldură folosește schimbarea ciclică a fazei lichide condensate pentru a obține și disipa căldura ridicată generată de LED. În condiții normale, capătul rece al conductei de căldură este utilizat împreună cu radiatorul de căldură pentru a obține o mai bună disipare a căldurii. Principiul plăcii de temperatură uniformă este similar cu cel al conductei de căldură, cu excepția faptului că conducta de căldură este un transfer de căldură unidimensional, iar placa de temperatură uniformă este transferul de căldură de suprafață, care are două dimensiuni, astfel încât temperatura suprafeței întregului radiator este uniformă. Stratul de acoperire cu radiații este acoperit cu o vopsea disipatoare de căldură pe suprafața exterioară a chiuvetei pentru a crește emisivitatea și a permite căldurii să radiaze mai eficient. Pasta termică și placa termică sunt concepute pentru a reduce rezistența termică a contactului.
Defectele de disipare a căldurii lămpii cu LED au în principal următoarele patru puncte:
1) Dispunerea aripioarelor radiatorului pentru lămpile cu LED este nejustificată. Dispunerea aripioarelor de disipare a căldurii nu ia în considerare utilizarea corpului de iluminat, afectând efectul de disipare a căldurii la chiuvetă și proiectarea aripioarelor de disipare a căldurii care se conformează caracteristicilor produsului în sine.
2) Lămpile cu LED-uri accentuează excesiv legătura de conducere a căldurii, dar neglijează disiparea căldurii prin convecție. Țeava de căldură, grăsimea termică și alte măsuri de disipare a căldurii reduc rezistența termică prin conducta de căldură, dar căldura depinde în cele din urmă de suprafața exterioară a lămpii, deci este o tendință de dezvoltare a aplicării acoperirii de radiații pe suprafața exterioară.
3) Lămpile cu LED-uri neglijează echilibrul transferului de căldură. Dacă distribuția temperaturii aripioarelor este puternic inegală, aceasta va determina ca unele dintre aripioare să nu aibă niciun efect sau efect limitat, iar placa uniformă de temperatură poate juca un rol în egalizarea temperaturii.
4) Disiparea căldurii corpului de iluminat este cel mai bine să găsești cel mai scurt canal de disipare a căldurii, astfel încât căldura să fie eliberată în atmosferă cât mai curând posibil. Printre ele, rezistența termică a interfeței este gâtul canalului de disipare a căldurii, astfel încât focalizarea disipației de căldură ar trebui să fie plasată și pe materialul conductiv termic al interfeței.