Alat analisis termal
Perangkat lunak analisis termal dapat secara realistis mensimulasikan keadaan termal sistem dan dapat disimulasikan secara termal selama fase desain produk untuk menentukan suhu tertinggi dalam model. Jika suhu yang diizinkan terlampaui, langkah-langkah pembuangan panas harus ditingkatkan untuk memenuhi persyaratan untuk digunakan. Ini mengurangi biaya desain, desain ulang dan reproduksi, dan meningkatkan tingkat keberhasilan produk.
Saat ini, ada banyak jenis perangkat lunak analisis termal, seperti ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK dan FloTherm.
1) Dari sudut pandang operasional, EFD tertanam dalam perangkat lunak PRO / E, SW, CATIA. Model perangkat lunak mudah diatur dan mudah diatur. Ini berguna untuk perhitungan kasar dalam rekayasa, tetapi perangkat lunak menempati lebih banyak sumber daya sistem. Seharusnya tidak dibagi terlalu banyak, dan akurasi perhitungannya tidak tinggi.
2) Dalam hal penerapan, ICEPAK tertanam dalam ANSYS WB12.1, yang dapat menangani permukaan kompleks umum. Fungsi impor model telah sangat ditingkatkan, dan pengoperasian perangkat lunaknya sederhana. Seperti EFD, tidak perlu menghitung keadaan aliran secara manual. Menangani jerat yang rumit cepat.
3) Dari tradisi pendinginan elektronik, FloTherm lebih luas dari ICSPAK dan telah lama menduduki pasar analisis termal elektronik, tetapi sulit untuk memproses permukaan melengkung. Pemodelan adalah masalah utama bagi perancang luminer LED.
4) Berbicara secara profesional, ANSYS dan FLUENT adalah perangkat lunak pilihan untuk akademis dan esai, dan mereka menekankan perhitungan akurat dari teori. Perangkat lunak ANSYS didasarkan pada metode elemen hingga, dan hasil perhitungan memiliki presisi tinggi. Sangat cocok untuk mereka yang memiliki dasar teori yang lebih tinggi dan dapat dengan mudah mewujudkan pemrograman manual dan desain optimasi.
Berdasarkan perbandingan di atas, perangkat lunak ANSYS digunakan untuk analisis termal.
Analisis termal lampu LED daya tinggi
Dalam tulisan ini, lampu LED daya tinggi digunakan sebagai model untuk penelitian. Analisis simulasi termal luminer dilakukan menggunakan perangkat lunak ANSYS. Langkah-langkah analisisnya adalah: membuat model yang disederhanakan, menetapkan kondisi batas, membagi kisi dan menghitung.
Model fisik luminer
Lampu terowongan LED berdaya tinggi yang dikembangkan oleh perusahaan LED tertentu di Zhejiang dipilih sebagai model penelitian. Lampu terdiri dari manik-manik lampu LED, penutup lampu, bantalan kulit, cermin, papan sirkuit, unit pendingin dan catu daya.
Di antara mereka, manik-manik lampu ditunjukkan pada Gambar 2, yang termasuk dalam struktur paket terintegrasi. Setiap manik lampu dikemas dengan chip biru-cahaya 9 GaN, tiga string dihubungkan secara seri, dan permukaan chip dilapisi dengan fosfor untuk kompensasi cahaya. Chip tersebut dienkapsulasi dengan resin epoksi dan dipasang pada heat sink tembaga dengan lem perak. Pasang lensa dan sambungkan elektroda dengan kawat emas. Unit pendingin dan papan sirkuit dihubungkan oleh gel silika konduktif termal, dan papan sirkuit dan unit pendingin dipasang dengan sekrup pada keempat sisi unit pendingin. Untuk mengurangi resistansi termal kontak, lapisan tengah papan sirkuit dan pendingin juga dilapisi dengan gel silika konduktif termal.
Model jaringan termal luminer
Ada tiga cara utama untuk menganalisis disipasi panas lampu LED oleh struktur lampu:
1) chip - lapisan fosfor - resin epoksi - lensa - lingkungan;
2) chip - kawat emas - braket - papan sirkuit - gel silika termal - pendingin - lingkungan;
3) Chip - lem perak - heat sink tembaga - gel silika termal - papan sirkuit - gel silika termal - heat sink - lingkungan.
Karena konduktivitas termal resin epoksi untuk enkapsulasi hanya 0,2 W / (m · k), perlakuan panas dilakukan di sini. Selain itu, area kawat emas sangat kecil, dan efek perpindahan panas minimal. Oleh karena itu, jalur pembuangan panas utama adalah yang ketiga, yaitu, panas yang dipancarkan oleh chip dilakukan oleh heat sink, gel silika konduktif termal, papan sirkuit, gel silika konduktif termal ke heat sink, dan kemudian pendingin. Masukkan udara dengan cara konvektif.
Penelitian ini pertama-tama menyederhanakan model berdasarkan metode disipasi panas utama dari analisis di atas: menyederhanakan lensa lampu LED menjadi sejajar persegi panjang yang diipasi untuk mengurangi jumlah perhitungan; menyederhanakan pasta perak antara chip dan heat sink ke piring tipis 0,1 mm; manik-manik lampu dan pembuangan panas Silika termal antara lembaran disederhanakan menjadi pelat tipis 0,3 mm.
Analisis termal lampu
Kemudian tentukan kondisi batas sesuai dengan situasi penerapan luminer dan kondisi kerja aktual sebagai berikut:
1) Setiap chip memiliki kekuatan 1,5 W dan efisiensi bercahaya 20%, sehingga daya pemanasan per chip adalah 1,2 W, yaitu, total panas masing-masing sumber didefinisikan sebagai 1,2 W.
2) Luminer adalah cahaya terowongan, dan suhu maksimum tidak melebihi 100 ° C, sehingga radiasi matahari tidak dipertimbangkan.
3) Dalam proses penggunaan aktual, luminer dipasang langsung di udara luar, yang termasuk dalam konveksi alami. Oleh karena itu, keenam permukaan selungkup didefinisikan sebagai bukaan, dan suhu sekitar diasumsikan 25 ° C.
Suhu maksimum luminer terkonsentrasi pada chip, dan suhu maksimum setinggi 76,23 ° C. Mempertimbangkan kesalahan tertentu, sangat mungkin untuk melebihi suhu persimpangan maksimum yang diijinkan dari 80 ° C. Dapat dilihat bahwa pembuangan panas luminer LED saat ini relatif buruk, dan perlu untuk menjalankan sistem pendingin saat ini. memperbaiki. Alasan utama untuk menganalisis suhu lampu yang tinggi adalah karena ketebalan papan sirkuit besar dan konduktivitas termal buruk, dan lapisan disipasi panas terlalu banyak, yang menyebabkan hambatan konduksi panas, dan panas tidak baik. ditularkan.