Thermische analyse tool
Thermische analysesoftware kan de thermische toestand van het systeem realistisch simuleren en kan tijdens de productontwerpfase thermisch worden gesimuleerd om de hoogste temperatuur in het model te bepalen. Als de toegestane temperatuur wordt overschreden, moeten de maatregelen voor warmteafvoer worden verbeterd om te voldoen aan de vereisten voor gebruik. Dit verlaagt de ontwerp-, herontwerp- en reproductiekosten en verhoogt het slagingspercentage van het product.
Momenteel zijn er vele soorten software voor thermische analyse, zoals ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK en FloTherm.
1) Vanuit operationeel oogpunt is EFD ingebed in PRO / E, SW, CATIA-software. Het softwaremodel is eenvoudig in te stellen en eenvoudig in te stellen. Het is handig voor ruwe berekeningen in engineering, maar de software neemt meer systeembronnen in beslag. Het moet niet te veel worden verdeeld en de berekeningsnauwkeurigheid is niet hoog.
2) In termen van toepasbaarheid is ICEPAK ingebed in ANSYS WB12.1, die algemene complexe oppervlakken aankan. De functie voor het importeren van modellen is sterk verbeterd en de software is eenvoudig te bedienen. Net als EFD is het niet nodig om de stroomstatus handmatig te berekenen. Het verwerken van complexe netten gaat snel.
3) Vanuit de traditie van elektronische koeling is FloTherm breder dan ICSPAK en is het al lang actief op de markt voor elektronische thermische analyse, maar het is moeilijk om gebogen oppervlakken te verwerken. Modellering is een belangrijk punt voor ontwerpers van LED-armaturen.
4) Professioneel gezien zijn ANSYS en FLUENT de voorkeurssoftware voor academische en essays, en ze benadrukken nauwkeurige berekeningen uit de theorie. De ANSYS-software is gebaseerd op de eindige-elementenmethode en het berekeningsresultaat heeft een hoge precisie. Het is geschikt voor mensen met een hogere theoretische basis en kan eenvoudig handmatig programmeren en optimalisatieontwerp realiseren.
Op basis van de bovenstaande vergelijking werd de ANSYS-software gebruikt voor thermische analyse.
Thermische analyse van een krachtige LED-lamp
In dit artikel wordt een krachtige LED-lamp gebruikt als model voor onderzoek. De thermische simulatieanalyse van de armatuur wordt uitgevoerd met behulp van ANSYS-software. De analysestappen zijn: een vereenvoudigd model opstellen, randvoorwaarden instellen, het raster delen en berekenen.
Fysiek model van het armatuur
Een hoogvermogen LED-tunnellicht ontwikkeld door een bepaald LED-bedrijf in Zhejiang werd geselecteerd als het onderzoeksmodel. De lamp bestaat uit LED-lampkralen, lampafdekkingen, lederen pads, spiegels, printplaten, koellichamen en voedingen.
Onder hen wordt de lamprups getoond in figuur 2, die behoort tot de geïntegreerde pakketstructuur. Elke lamprups is verpakt met 9 GaN blauw-lichte chips, drie strings zijn in serie geschakeld en het oppervlak van de chip is bedekt met fosfor voor lichtcompensatie. De chip is ingekapseld met epoxyhars en met zilverlijm op het koperen koellichaam bevestigd. Installeer de lens en verbind de elektrode met een gouden draad. De warmteafleider en de printplaat zijn verbonden door de warmtegeleidende silicagel en de printplaat en de warmteafleider zijn bevestigd met schroeven aan de vier zijden van de warmteafleider. Om de thermische contactweerstand te verminderen, is de middelste laag van de printplaat en het koellichaam ook bedekt met de warmtegeleidende silicagel.
Model van het armatuur thermisch netwerk
Er zijn drie hoofdmanieren om de warmteafvoer van de LED-lamp te analyseren aan de hand van de structuur van de lamp:
1) chip - fosforlaag - epoxyhars - lens - omgeving;
2) chip - gouddraad - beugel - printplaat - thermische silicagel - koellichaam - omgeving;
3) Chip - zilverlijm - koperen koellichaam - thermische silicagel - printplaat - thermische silicagel - koellichaam - omgeving.
Omdat de thermische geleidbaarheid van de epoxyhars voor inkapseling slechts 0,2 W / (m · k) is, wordt de warmtebehandeling hier uitgevoerd. Bovendien is het gebied van de gouden draad erg klein en is het warmteoverdrachtseffect minimaal. Daarom is het belangrijkste warmteafvoerpad het derde, dat wil zeggen dat de door de chip afgegeven warmte wordt geleid door het koellichaam, de warmtegeleidende silicagel, de printplaat, de warmtegeleidende silicagel naar het koellichaam en vervolgens de koellichaam. Voer de lucht op een convectieve manier in.
Deze studie vereenvoudigt eerst het model op basis van de belangrijkste warmteafvoermethoden van de bovenstaande analyse: vereenvoudiging van de LED-lamplens in een rechthoekige parallellepipedum om de hoeveelheid berekening te verminderen; het vereenvoudigen van de zilverpasta tussen de chip en het koellichaam tot een dunne plaat van 0,1 mm; lampkralen en warmteafvoer De thermische silica tussen de platen wordt vereenvoudigd tot een 0,3 mm dunne plaat.
Thermische analyse van lampen
Bepaal vervolgens de randvoorwaarden volgens de toepassingssituatie van het armatuur en de werkelijke werkomstandigheden als volgt:
1) Elke chip heeft een vermogen van 1,5 W en een lichtrendement van 20%, dus het verwarmingsvermogen per chip is 1,2 W, dat wil zeggen dat de totale warmte van elke bron wordt gedefinieerd als 1,2 W.
2) De armatuur is een tunnellicht en de maximale temperatuur is niet hoger dan 100 ° C, dus zonnestraling wordt niet overwogen.
3) Bij het daadwerkelijke gebruik wordt de armatuur rechtstreeks in de buitenlucht geïnstalleerd, die tot de natuurlijke convectie behoort. Daarom worden de zes vlakken van de behuizing gedefinieerd als openen en wordt aangenomen dat de omgevingstemperatuur 25 ° C is.
De maximale temperatuur van het armatuur is geconcentreerd op de chip en de maximale temperatuur is zo hoog als 76.23 ° C. Gezien een bepaalde fout is het zeer waarschijnlijk dat de maximaal toelaatbare junctietemperatuur van 80 ° C wordt overschreden. Het is te zien dat de huidige warmteafvoer van de LED-armatuur relatief slecht is en dat het huidige koelsysteem moet worden uitgevoerd. verbeteren. De belangrijkste reden voor het analyseren van de hoge temperatuur van de lamp is dat de dikte van de printplaat groot is en de thermische geleidbaarheid slecht is, en de warmteafvoerlaag te veel is, wat een warmtegeleidingsknelpunt veroorzaakt, en de warmte is niet goed overgedragen.