Light Emitting Diode (LED) is een van de meest veelbelovende nieuwe koudlichtbronnen in de 21e eeuw. Het lichtemitterende mechanisme van LED's is dat de elektronen in de PN-overgang tussen de energiebanden om lichtenergie te genereren, en de chip een koortsfenomeen heeft, met name een krachtige LED, die met behulp van meerdere LED's en de warmteafvoer is sterk toegenomen. Momenteel wordt slechts 15% -20% van de energie van LED omgezet in lichtenergie, en de resterende 80% -85% van de energie wordt omgezet in warmte-energie, en de chipgrootte is slechts 2112,52,5 mm, resulterend in een grote vermogensdichtheid van de chip (tot 21). / Wmm magnitude). De warmteafvoer van het LED-apparaat is echter relatief slecht. Ten eerste, omdat het infraroodspectrum van de witte LED het infraroodgedeelte niet bevat, dat wil zeggen dat de warmte ervan niet door straling kan worden afgegeven; ten tweede zijn de diffusiewarmteweerstand en de thermische weerstand van de LED-lamp groot. Slechte warmteafvoer kan ernstige gevolgen hebben, zoals het verminderen van de lichtopbrengst van de LED, het verkorten van de levensduur van het apparaat en het verschuiven van de dominante golflengte van de LED. Daarom is het maken van deze thermische energie met het kortste pad, de snelste methode en het maximaliseren van de uitstoot een van de belangrijkste kwesties.
LED-warmtebeheer omvat hoofdzakelijk drie aspecten: chipniveau, pakketniveau en systeemintegratiewarmteniveau. Onder hen is de chip de belangrijkste verwarmingscomponent, bepaalt zijn kwantumrendement de warmte-efficiëntie en bepaalt het substraatmateriaal de warmteoverdrachtsefficiëntie van de chip; voor het pakket hebben de pakketstructuur, materialen en het proces rechtstreeks invloed op de efficiëntie van de warmteafvoer; het systeemgeïntegreerde warmteafvoerniveau wordt ook de externe genoemd. De radiator omvat hoofdzakelijk een koellichaam, een warmtepijp, een ventilator, een temperatuurvereffeningsplaat en dergelijke. In de afgelopen jaren heeft academische kringen in binnen- en buitenland steeds meer aandacht besteed aan het probleem van led-warmteafvoer, en dienovereenkomstig zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd. Aangezien de warmteafvoer van LED-lampen echter meestal empirisch is, is het warmteafvoersysteem relatief slecht in professionaliteit, zodat het warmteafvoerprobleem van LED-lampen nog steeds erg hoog is. echt. Daarom hebben thermische analyse en thermisch ontwerp van krachtige LED-lampen een belangrijke praktische betekenis.
Dit artikel introduceert eerst de huidige warmteafvoertechnologie van LED-lampen en veelgebruikte thermische analysetools, selecteert vervolgens een krachtige LED-lamp als het onderzoeksmodel en gebruikt ANSYS eindige elementenanalysesoftware om thermische analyse op de LED-lamp uit te voeren om verschillende delen van de lamp. De temperatuurverdeling en de maximale temperatuur van de chip worden op basis hiervan verbeterd en een bevredigend warmteafvoereffect wordt verkregen.
2 LED-lichtkoelingstechnologie
Momenteel zijn de belangrijkste warmteafvoerende technologieën voor krachtige LED-lampen koellichamen, warmtepijpen, temperatuurvereffeningsplaten, stralingscoatinglagen, geleidende pasta's en warmtegeleidende pakkingen. Het koellichaam gebruikt het vergrote oppervlak om de warmte-convectie in de omgeving af te voeren. De factoren die de warmteafvoerprestaties van het koellichaam beïnvloeden, zijn de vorm van het koellichaam, het aantal vinnen, de steek, de grootte, de kantelhoek, het materiaal van het koellichaam en de verwerkingstechnologie. Veelgebruikte warmteafvoertechnologie, de modellampen in dit papier gebruiken koellichamen om warmte af te voeren. De warmtepijp gebruikt de cyclische verandering van de gecondenseerde vloeibare fase om de hoge warmte af te leiden en af te voeren die wordt gegenereerd door de LED. Onder normale omstandigheden wordt het koude uiteinde van de warmtepijp samen met het koellichaam gebruikt om een betere warmteafvoer te bereiken. Het principe van de uniforme temperatuurplaat is vergelijkbaar met dat van de warmtepijp, behalve dat de warmtepijp eendimensionale eenrichtingswarmteoverdracht is en de uniforme temperatuurplaat oppervlaktewarmteoverdracht is, die tweedimensionaliteit heeft, zodat de oppervlaktetemperatuur van het gehele koellichaam is uniform. De stralingsbekledingslaag is bedekt met een warmteafvoerende verf op het buitenoppervlak van het koellichaam om de emissiviteit te vergroten en de warmte efficiënter te laten uitstralen. De thermische pasta en het thermische kussen zijn ontworpen om de thermische weerstand van het contact te verminderen.
LED-lamp warmteafvoer defecten hebben voornamelijk de volgende vier punten:
1) De opstelling van koellichamen van LED-lampen is onredelijk. De opstelling van de warmteafvoerende vinnen houdt geen rekening met het gebruik van de armatuur, beïnvloedt het warmteafvoereffect van het koellichaam en ontwerpt de warmteafvoerende vinnen die voldoen aan de kenmerken van het product zelf.
2) LED-lampen benadrukken de warmtegeleidingsverbinding te veel, maar verwaarlozen de convectiewarmteafvoer. Warmtepijp, thermisch vet en andere warmteafvoerende maatregelen verminderen de thermische weerstand door warmtegeleiding, maar de warmte hangt uiteindelijk af van het buitenoppervlak van de lamp, dus het is een ontwikkelingstrend om de stralingscoating op het buitenoppervlak aan te brengen.
3) LED-lampen verwaarlozen de balans van warmteoverdracht. Als de temperatuurverdeling van de vinnen erg ongelijk is, zal dit ervoor zorgen dat sommige vinnen geen effect hebben of een beperkt effect hebben, en de uniforme temperatuurplaat kan een rol spelen bij het egaliseren van de temperatuur.
4) De warmteafvoer van de armatuur is het beste om het kortste ontwerp van de warmteafvoer te vinden, zodat de warmte zo snel mogelijk in de atmosfeer wordt vrijgegeven. Onder hen is de thermische weerstand van het scheidingsvlak het knelpunt van het warmteafvoerkanaal, dus de focus van warmteafvoer moet ook op het warmtegeleidende scheidingsvlak van het scheidingsvlak worden geplaatst.