El diodo emisor de luz (LED) es una de las nuevas fuentes de luz fría más prometedoras del siglo XXI. El mecanismo emisor de luz de los LED es que los electrones en la unión PN cambian entre las bandas de energía para generar energía luminosa, y el chip tiene un fenómeno de fiebre, especialmente un LED de alta potencia, que se ensambla en un módulo utilizando una pluralidad de LED, y la disipación de calor aumenta considerablemente. En la actualidad, solo el 15% -20% de la energía del LED se convierte en energía luminosa, y el 80% -85% restante de la energía se convierte en energía térmica, y el tamaño del chip es de solo 2112.52.5 mm, resultando en una gran densidad de potencia del chip (hasta 21). / Wmm magnitud). Sin embargo, la disipación de calor del dispositivo LED es relativamente pobre. Primero, debido a que el espectro infrarrojo del LED blanco no contiene la porción infrarroja, es decir, su calor no puede ser liberado por la radiación; En segundo lugar, la resistencia al calor de difusión y la resistencia térmica de la lámpara LED son grandes. La mala disipación de calor puede tener graves consecuencias, como reducir la salida de luz del LED, acortar la vida útil del dispositivo y cambiar la longitud de onda dominante del LED. Por lo tanto, cómo hacer estas energías térmicas con la ruta más corta, el método más rápido y maximizar la emisión se ha convertido en uno de los temas clave.
La gestión térmica de LED incluye principalmente tres aspectos: nivel de chip, nivel de paquete y nivel de calor de integración del sistema. Entre ellos, el chip es el componente principal de calentamiento, su eficiencia cuántica determina la eficiencia del calor y el material del sustrato determina la eficiencia de transferencia de calor del chip; para el paquete, la estructura del paquete, los materiales y el proceso afectan directamente la eficiencia de disipación de calor; el nivel de disipación de calor integrado del sistema también se denomina externo. El radiador incluye principalmente un disipador de calor, un tubo de calor, un ventilador, una placa de compensación de temperatura y similares. En los últimos años, los círculos académicos nacionales y extranjeros han prestado cada vez más atención al problema de la disipación de calor LED, y en consecuencia se han llevado a cabo varias investigaciones. Sin embargo, dado que la disipación de calor de las lámparas LED es principalmente de diseño empírico, el sistema de disipación de calor es relativamente pobre en profesionalismo, por lo que el problema de disipación de calor de las lámparas LED sigue siendo muy alto. grave. Por lo tanto, el análisis térmico y el diseño térmico de las lámparas LED de alta potencia tienen una importancia práctica importante.
Este documento presenta primero la tecnología actual de disipación de calor de las lámparas LED y las herramientas de análisis térmico de uso común, luego selecciona una lámpara LED de alta potencia como modelo de investigación y utiliza el software de análisis de elementos finitos ANSYS para realizar análisis térmicos en la lámpara LED para obtener diversos partes de la lámpara. Sobre la base de esto, se mejora la distribución de temperatura y la temperatura máxima del chip, y se obtiene un efecto de disipación de calor satisfactorio.
Tecnología de enfriamiento por luz LED 2
En la actualidad, las principales tecnologías de disipación de calor para lámparas LED de alta potencia incluyen disipadores de calor, tubos de calor, placas de compensación de temperatura, capas de revestimiento de radiación, pastas conductoras y juntas conductoras térmicas. El disipador de calor utiliza el área de superficie ampliada para disipar la convección de calor al medio ambiente. Los factores que afectan el rendimiento de disipación de calor del disipador de calor son la forma del disipador de calor, el número de aletas, el paso, el tamaño, el ángulo de inclinación, el material del disipador de calor y la tecnología de procesamiento. Tecnología de disipación de calor de uso común, las lámparas modelo en este documento usan disipadores de calor para disipar el calor. El tubo de calor utiliza el cambio cíclico de la fase líquida condensada para derivar y disipar el alto calor generado por el LED. En circunstancias normales, el extremo frío del tubo de calor se usa junto con el disipador de calor para lograr una mejor disipación del calor. El principio de la placa de temperatura uniforme es similar al del tubo de calor, excepto que el tubo de calor es una transferencia de calor unidireccional unidireccional, y la placa de temperatura uniforme es la transferencia de calor superficial, que tiene dos dimensiones, de modo que el La temperatura de la superficie de todo el disipador de calor es uniforme. La capa de recubrimiento de radiación está recubierta con una pintura que disipa el calor en la superficie exterior del disipador de calor para aumentar la emisividad y permitir que el calor se irradie de manera más eficiente. La pasta térmica y la almohadilla térmica están diseñadas para reducir la resistencia térmica del contacto.
Los defectos de disipación de calor de la lámpara LED tienen principalmente los siguientes cuatro puntos:
1) La disposición de las aletas del disipador de calor de las lámparas LED no es razonable. La disposición de las aletas de disipación de calor no tiene en cuenta el uso de la luminaria, afecta el efecto de disipación de calor del disipador de calor y diseña las aletas de disipación de calor que se ajustan a las características del producto en sí.
2) Las lámparas LED enfatizan demasiado el enlace de conducción de calor, pero descuidan la disipación de calor por convección. La tubería de calor, la grasa térmica y otras medidas de disipación de calor reducen la resistencia térmica a través de la conducción de calor, pero el calor depende en última instancia del área de la superficie exterior de la lámpara, por lo que es una tendencia de desarrollo aplicar el recubrimiento de radiación en la superficie exterior.
3) Las lámparas LED descuidan el equilibrio de la transferencia de calor. Si la distribución de temperatura de las aletas es muy desigual, hará que algunas de las aletas no tengan efecto o tengan un efecto limitado, y la placa de temperatura uniforme puede desempeñar un papel en la igualación de la temperatura.
4) La disipación de calor de la luminaria es la mejor para encontrar el canal de disipación de calor de diseño más corto, de modo que el calor se libere a la atmósfera lo antes posible. Entre ellos, la resistencia térmica de la interfaz es el cuello de botella del canal de disipación de calor, por lo que el foco de la disipación de calor también debe colocarse en el material conductor térmico de la interfaz.