דיודה פולטת אור (LED) היא אחד ממקורות האור הקרים החדשים והמבטיחים ביותר במאה ה -21. המנגנון הפולט אור של נוריות LED הוא שהאלקטרונים בצומת PN עוברים בין רצועות האנרגיה ליצירת אנרגיית אור, ולשבב יש תופעת חום ובעיקר LED בעל עוצמה גבוהה, המורכב למודול באמצעות ריבוי של נוריות לד, ופיזור החום מוגבר מאוד. נכון לעכשיו, רק 15% -20% מהאנרגיה של LED ממירים לאנרגיית אור, והשאר 80% -85% מהאנרגיה מומרים לאנרגיית חום, וגודל השבב הוא 2112.52.5 מ"מ בלבד, וכתוצאה מכך צפיפות הספק גדולה של השבב (עד 21). / רוחב Wmm). עם זאת, פיזור החום של מכשיר ה- LED דל יחסית. ראשית, מכיוון שהספקטרום האינפרא אדום של הלד הלבן אינו מכיל את החלק האינפרא אדום, כלומר, החום שלו לא יכול להשתחרר על ידי קרינה; שנית, עמידות החום לפיזור וההתנגדות התרמית של מנורת LED הן גדולות. פיזור חום לקוי יכול להוביל לתוצאות חמורות, כמו הפחתת תפוקת האור של הלד, קיצור חיי המכשיר ושינוי אורך הגל הדומיננטי של הלד. לכן, כיצד להפוך את האנרגיה התרמית הזו לדרך הקצרה ביותר, השיטה המהירה ביותר, ולמקסם את הפליטה, הפך לאחד מנושאי המפתח.
ניהול תרמי LED כולל בעיקר שלושה היבטים: רמת השבב, רמת החבילה ורמת החום של שילוב המערכת. ביניהם, השבב הוא מרכיב החימום העיקרי, יעילותו הקוונטית קובעת את יעילות החום, וחומר המצע קובע את יעילות העברת החום של השבב; עבור החבילה, מבנה החבילה, החומרים והתהליך משפיעים ישירות על יעילות פיזור החום; רמת פיזור החום המשולבת במערכת נקראת גם החיצונית. הרדיאטור כולל בעיקר גוף קירור, צינור חום, מאוורר, צלחת השוואת טמפרטורה וכדומה. בשנים האחרונות, הבעיה של פיזור חום LED הוקדשה יותר ויותר על ידי חוגים אקדמיים בבית ומחוצה לה, ומחקרים שונים בוצעו בהתאם. עם זאת, מכיוון שפיזור החום של מנורות LED הוא בעיקר עיצוב אמפירי, מערכת פיזור החום דלה יחסית במקצועיות, כך שבעיית פיזור החום של מנורות LED היא עדיין גבוהה מאוד. רציני. לכן לניתוח תרמי ולעיצוב תרמי של מנורות LED בעלות עוצמה גבוהה יש משמעות מעשית חשובה.
מאמר זה מציג תחילה את טכנולוגיית פיזור החום הנוכחית של מנורות LED וכלים לניתוח תרמי הנפוץ, ואז בוחר מנורת LED בעלת עוצמה גבוהה כמודל המחקר, ומשתמש בתוכנת ניתוח אלמנטים סופיים של ANSYS כדי לבצע ניתוח תרמי על מנורת LED כדי להשיג שונות חלקי המנורה. חלוקת הטמפרטורה והטמפרטורה המרבית של השבב משופרים על בסיס זה, ומתקבלת אפקט פיזור חום משביע רצון.
2 טכנולוגיית קירור אור LED
נכון לעכשיו, הטכנולוגיות העיקריות של פיזור החום למנורות LED בעלות עוצמה גבוהה כוללות כיורי חום, צינורות חום, צלחות השוואת טמפרטורה, שכבות ציפוי קרינה, משחות מוליכות ו אטמים מוליכים תרמיים. גוף הקירור משתמש בשטח השטח המוגדל בכדי לפזר את הסעה של חום לסביבה. הגורמים המשפיעים על ביצועי פיזור החום של גוף הקירור הם צורת גוף הקירור, מספר הסנפירים, המגרש, הגודל, זווית ההטיה, החומר של גוף הקירור וטכנולוגיית העיבוד. מנורות הדגם בנייר זה משתמשים בכיור חום להפצת חום נפוצה. צינור החום משתמש בשינוי המחזורי של שלב הנוזל המעובה כדי להפיק ולהפיץ את החום הגבוה שנוצר על ידי ה- LED. בנסיבות רגילות משתמשים בקצה הקר של צינור החום יחד עם גוף הקירור בכדי להשיג פיזור חום טוב יותר. העיקרון של פלטת הטמפרטורה האחידה דומה לזה של צינור החום, פרט לכך שצינור החום הוא העברת חום חד כיוונית חד ממדית, ופלטת הטמפרטורה האחידה היא העברת חום פני השטח, שיש לה ממדיות דו-ממדיות, כך טמפרטורת פני השטח של כל גוף הקירור אחידה. שכבת ציפוי הקרינה מצופה בצבע מתפזר חום על פני השטח החיצוניים של גוף הקירור כדי להגדיל את הנפלטות ולאפשר לחום להקרין בצורה יעילה יותר. המשחה התרמית והמשטח התרמי נועדו להפחית את העמידות התרמית של המגע.
ליקויי פיזור חום של מנורת LED הם בעיקר עם ארבע הנקודות הבאות:
1) סידור סנפירי גוף הקירור של מנורות LED אינו סביר. סידור הסנפירים המתפזרים אינו לוקח בחשבון את השימוש במנורה, משפיע על אפקט פיזור החום של גוף הקירור, ועיצוב הסנפירים המפזרים את החום התואמים למאפייני המוצר עצמו.
2) מנורות LED מדגישות יתר על המידה את קישור הולכת החום, אך מזניחות את פיזור החום של הסעה. צינור חום, גריז תרמי ואמצעי פיזור חום אחרים מפחיתים את ההתנגדות התרמית באמצעות הולכת חום, אך בסופו של דבר החום תלוי באזור המשטח החיצוני של המנורה, ולכן זהו מגמת פיתוח ליישם את ציפוי הקרינה על המשטח החיצוני.
3) מנורות LED מזניחות את איזון העברת החום. אם חלוקת הטמפרטורה של הסנפירים אינה אחידה באופן קשה, היא תגרום לחלק מהסנפירים לא להיות בעלי השפעה או השפעה מוגבלת, ופלטת הטמפרטורה האחידה יכולה למלא תפקיד בהשוואת הטמפרטורה.
4) פיזור החום של המנורה עדיף למצוא את תעלת פיזור החום הקצרה ביותר, כך שהחום ישוחרר לאטמוספרה בהקדם האפשרי. ביניהם, ההתנגדות התרמית של הממשק היא צוואר הבקבוק של תעלת פיזור החום, ולכן יש להציב את המוקד של פיזור החום גם על החומר המוליך התרמי של הממשק.