Light Emitting Diode (LED) adalah salah satu sumber cahaya dingin baru yang paling menjanjikan di abad ke-21. Mekanisme pemancar cahaya LED adalah bahwa elektron-elektron dalam transisi persimpangan PN antara pita-pita energi untuk menghasilkan energi cahaya, dan chip tersebut memiliki fenomena demam, terutama LED daya tinggi, yang dirakit menjadi modul menggunakan sejumlah LED, dan pembuangan panas sangat meningkat. Saat ini, hanya 15% -20% dari energi LED diubah menjadi energi cahaya, dan 80% -85% sisanya dari energi diubah menjadi energi panas, dan ukuran chip hanya 2112.52.5mm, menghasilkan kepadatan daya chip yang besar (hingga 21). / Wmm besarnya). Namun, pembuangan panas perangkat LED relatif buruk. Pertama, karena spektrum inframerah LED putih tidak mengandung bagian inframerah, yaitu panasnya tidak dapat dilepaskan oleh radiasi; kedua, tahan panas difusi dan ketahanan termal lampu LED besar. Pembuangan panas yang buruk dapat menyebabkan konsekuensi serius, seperti mengurangi output cahaya LED, mempersingkat masa pakai perangkat, dan menggeser panjang gelombang dominan LED. Oleh karena itu, bagaimana membuat energi panas ini dengan jalur terpendek, metode tercepat, dan memaksimalkan emisi telah menjadi salah satu masalah utama.
Manajemen termal LED terutama mencakup tiga aspek: tingkat chip, tingkat paket, dan tingkat panas integrasi sistem. Di antara mereka, chip adalah komponen pemanas utama, efisiensi kuantum menentukan efisiensi panas, dan bahan substrat menentukan efisiensi perpindahan panas chip; untuk paket, struktur paket, bahan dan proses secara langsung mempengaruhi efisiensi pembuangan panas; tingkat pembuangan panas terintegrasi sistem juga disebut eksternal. Radiator terutama mencakup pendingin, pipa panas, kipas angin, pelat penyetar suhu dan sejenisnya. Dalam beberapa tahun terakhir, masalah pembuangan panas LED telah semakin diperhatikan oleh kalangan akademis di rumah dan di luar negeri, dan berbagai penelitian telah dilakukan. Namun, karena disipasi panas lampu LED sebagian besar adalah desain empiris, sistem disipasi panas relatif buruk dalam profesionalisme, sehingga masalah disipasi panas lampu LED masih sangat tinggi. serius. Oleh karena itu, analisis termal dan desain termal lampu LED daya tinggi memiliki arti penting praktis yang penting.
Makalah ini pertama kali memperkenalkan teknologi pembuangan panas lampu LED saat ini dan alat analisis termal yang umum digunakan, kemudian memilih lampu LED daya tinggi sebagai model penelitian, dan menggunakan perangkat lunak analisis elemen hingga ANSYS untuk melakukan analisis termal pada lampu LED untuk mendapatkan berbagai bagian dari lampu. Distribusi suhu dan suhu maksimum chip ditingkatkan berdasarkan ini, dan efek disipasi panas yang memuaskan diperoleh.
2 teknologi pendingin lampu LED
Saat ini, teknologi penghilang panas utama untuk lampu LED daya tinggi termasuk heat sink, pipa panas, pelat penyeimbang suhu, lapisan pelapis radiasi, pasta konduktif, dan gasket konduktif termal. Unit pendingin menggunakan area permukaan yang diperbesar untuk menghilangkan konveksi panas ke lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja pembuangan panas pada heat sink adalah bentuk heat sink, jumlah sirip, pitch, ukuran, sudut kemiringan, bahan heat sink, dan teknologi pemrosesan. Teknologi disipasi panas yang umum digunakan, model lampu dalam makalah ini menggunakan heat sink untuk menghilangkan panas. Pipa panas menggunakan perubahan siklik fase cair terkondensasi untuk menurunkan dan menghilangkan panas tinggi yang dihasilkan oleh LED. Dalam keadaan normal, ujung dingin pipa panas digunakan bersama dengan pendingin untuk mencapai pembuangan panas yang lebih baik. Prinsip pelat suhu seragam mirip dengan pipa panas, kecuali bahwa pipa panas adalah perpindahan panas satu arah satu dimensi, dan pelat suhu seragam adalah perpindahan panas permukaan, yang memiliki dua dimensi, sehingga suhu permukaan seluruh heat sink seragam. Lapisan pelapis radiasi dilapisi dengan cat penghilang panas pada permukaan luar heat sink untuk meningkatkan emisivitas dan memungkinkan panas memancarkan lebih efisien. Pasta termal dan panel termal dirancang untuk mengurangi resistansi termal dari kontak.
Cacat disipasi panas lampu LED terutama memiliki empat poin berikut:
1) Pengaturan sirip pendingin lampu LED tidak masuk akal. Susunan sirip pembuangan panas tidak memperhitungkan penggunaan luminer, mempengaruhi efek pembuangan panas pada pendingin, dan merancang sirip pembuangan panas yang sesuai dengan karakteristik produk itu sendiri.
2) Lampu LED terlalu menekankan tautan konduksi panas, tetapi mengabaikan pembuangan panas konveksi. Pipa panas, pelumas termal, dan langkah-langkah pembuangan panas lainnya mengurangi hambatan termal melalui konduksi panas, tetapi panas pada akhirnya tergantung pada area permukaan luar lampu, sehingga merupakan tren pengembangan untuk menerapkan lapisan radiasi pada permukaan luar.
3) Lampu LED mengabaikan keseimbangan perpindahan panas. Jika distribusi suhu sirip sangat tidak merata, itu akan menyebabkan beberapa sirip tidak memiliki efek atau efek terbatas, dan pelat suhu yang seragam dapat berperan dalam menyamakan suhu.
4) Pembuangan panas luminer adalah cara terbaik untuk menemukan saluran pembuangan panas desain yang terpendek, sehingga panas dilepaskan ke atmosfer sesegera mungkin. Di antara mereka, hambatan termal antarmuka adalah hambatan saluran pembuangan panas, sehingga fokus pembuangan panas juga harus ditempatkan pada antarmuka bahan konduktif termal.