Gaismas diode (LED) ir viens no daudzsološākajiem jaunajiem aukstās gaismas avotiem 21. gadsimtā. Gaismas diožu gaismas izstarošanas mehānisms ir tāds, ka elektroni PN krustojuma pārejā starp enerģijas joslām, lai radītu gaismas enerģiju, un mikroshēmā ir drudža parādība, it īpaši lieljaudas gaismas diode, kas ir salikta modulī, izmantojot daudz Gaismas diodes, un siltuma izkliede ir ievērojami palielināta. Pašlaik tikai 15% -20% no LED enerģijas tiek pārveidoti par gaismas enerģiju, bet atlikušie 80% -85% enerģijas tiek pārveidoti par siltumenerģiju, un mikroshēmas izmērs ir tikai 2112.52.5mm, kā rezultātā mikroshēmas jaudas blīvums ir liels (līdz 21). / Wmm lielums). Tomēr LED ierīces siltuma izkliede ir salīdzinoši slikta. Pirmkārt, tāpēc, ka baltā LED infrasarkanajā spektrā nav infrasarkanās daļas, tas ir, tā siltumu nevar atbrīvot ar radiāciju; otrkārt, difūzijas karstumizturība un LED lampas siltumizturība ir liela. Slikta siltuma izkliedēšana var izraisīt nopietnas sekas, piemēram, samazināt LED gaismas izlaidi, saīsināt ierīces darbības laiku un novirzīt gaismas diodes dominējošo viļņa garumu. Tāpēc viens no galvenajiem jautājumiem ir kļuvis par to, kā padarīt šo siltumenerģiju ar īsāko ceļu, par ātrāko metodi un palielināt emisijas.
LED siltuma vadība galvenokārt ietver trīs aspektus: mikroshēmas līmeni, paketes līmeni un sistēmas integrācijas siltuma līmeni. Starp tiem mikroshēma ir galvenā sildīšanas sastāvdaļa, tās kvantu efektivitāte nosaka siltuma efektivitāti, un pamatnes materiāls nosaka mikroshēmas siltuma pārneses efektivitāti; iepakojumam iepakojuma struktūra, materiāli un process tieši ietekmē siltuma izkliedēšanas efektivitāti; sistēmas integrēto siltuma izkliedes līmeni sauc arī par ārējo. Radiatorā galvenokārt ietilpst siltuma izlietne, siltuma caurule, ventilators, temperatūras izlīdzināšanas plāksne un tamlīdzīgi. Pēdējos gados LED siltuma izkliedes problēmu arvien lielāku uzmanību pievērš akadēmiskās aprindas gan mājās, gan ārvalstīs, un attiecīgi ir veikti dažādi pētījumi. Tomēr, tā kā LED lampu siltuma izkliede lielākoties ir empīriska, siltuma izkliedes sistēma ir salīdzinoši slikta profesionalitātē, tāpēc LED lampu siltuma izkliedēšanas problēma joprojām ir ļoti augsta. nopietni. Tāpēc lieljaudas LED lampu termiskajai analīzei un siltuma projektēšanai ir liela praktiskā nozīme.
Šajā rakstā vispirms tiek iepazīstināta ar pašreizējo LED spuldžu siltuma izkliedes tehnoloģiju un parasti izmantotajiem termiskās analīzes rīkiem, pēc tam par pētījumu modeli tiek izvēlēta lieljaudas LED spuldze un tiek izmantota ANSYS galīgo elementu analīzes programmatūra, lai veiktu LED lampas termisko analīzi, lai iegūtu dažādas luktura daļas. Pamatojoties uz to, tiek uzlabota mikroshēmas temperatūras sadalījums un maksimālā temperatūra, un tiek iegūts apmierinošs siltuma izkliedes efekts.
2 LED gaismas dzesēšanas tehnoloģija
Pašlaik galvenās lieljaudas LED lampu siltumu izkliedējošās tehnoloģijas ietver siltuma izlietnes, siltuma caurules, temperatūras izlīdzināšanas plāksnes, starojuma pārklājuma slāņus, vadošās pastas un siltumvadošās blīves. Siltuma izlietne izmanto palielinātu virsmas laukumu, lai izkliedētu siltuma konvekciju vidē. Faktori, kas ietekmē siltuma izlietnes siltuma izkliedes veiktspēju, ir siltuma izlietnes forma, spuru skaits, slīpums, izmērs, slīpuma leņķis, siltumizolācijas materiāls un apstrādes tehnoloģija. Parasti izmantotā siltuma izkliedēšanas tehnoloģija šajā rakstā aprakstītajās lampās izmanto siltuma izlietnes siltuma izkliedēšanai. Siltuma caurule izmanto kondensētās šķidrās fāzes cikliskās izmaiņas, lai iegūtu un izkliedētu gaismas diodes radīto augsto siltumu. Normālos apstākļos siltuma caurules auksto galu izmanto kopā ar siltuma izlietni, lai panāktu labāku siltuma izkliedi. Vienotas temperatūras plāksnes princips ir līdzīgs siltuma caurules principam, izņemot to, ka siltuma caurule ir viendimensionāla vienvirziena siltuma pārnese, un vienveidīga temperatūras plāksne ir virsmas siltuma pārnese, kurai ir divdimensionalitāte, tā ka Visa siltuma izlietnes virsmas temperatūra ir vienāda. Starojuma pārklājuma slānis ir pārklāts ar siltumu izkliedējošu krāsu uz siltuma izlietnes ārējās virsmas, lai palielinātu emisiju un ļautu siltumam izstarot efektīvāk. Termiskā pastas un termo spilventiņi ir paredzēti, lai samazinātu kontakta termisko pretestību.
LED lampu siltuma izkliedes defektiem galvenokārt ir šādi četri punkti:
1) LED lampu siltumizolācijas spuru izvietojums nav saprātīgs. Siltumu izkliedējošo spuru izvietojums neņem vērā gaismekļa izmantošanu, ietekmējot siltuma izlietnes siltuma izkliedēšanas efektu un izstrādājot siltumu izkliedējošās spuras, kas atbilst paša izstrādājuma īpašībām.
2) LED lampas pārāk uzsver siltumvadītspējas saiti, bet neņem vērā konvekcijas siltuma izkliedi. Siltuma caurule, termiskā smērviela un citi siltumu izkliedējoši pasākumi samazina siltuma pretestību caur siltuma vadītspēju, taču siltums galu galā ir atkarīgs no luktura ārējās virsmas laukuma, tāpēc ir attīstības tendence radiācijas pārklājumu uzklāt uz ārējās virsmas.
3) LED lampas neņem vērā siltuma pārneses līdzsvaru. Ja spuru temperatūras sadalījums ir izteikti nevienmērīgs, dažām spurām nav nekādas ietekmes vai tās ir ierobežotas, un vienveidīgai temperatūras plāksnei var būt nozīme temperatūras izlīdzināšanā.
4) Gaismekļa siltuma izkliedēšanai vislabāk ir atrast īsāko projektēto siltuma izkliedes kanālu, lai siltums pēc iespējas ātrāk nonāktu atmosfērā. Starp tiem saskarnes termiskā pretestība ir siltuma izkliedes kanāla sašaurinājums, tāpēc siltuma izkliedes uzmanības centrā jābūt arī saskarnes siltumvadošajam materiālam.