Nástroj pro tepelnou analýzu
Software pro termickou analýzu může realisticky simulovat tepelný stav systému a může být tepelně simulován během fáze návrhu výrobku, aby se určila nejvyšší teplota v modelu. Pokud je překročena přípustná teplota, měla by být opatření k odvádění tepla zlepšena, aby splňovala požadavky na použití. To snižuje náklady na design, redesign a reprodukci a zvyšuje úspěšnost produktu.
V současné době existuje mnoho druhů softwaru pro termickou analýzu, jako jsou ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK a FloTherm.
1) Z provozního hlediska je EFD zabudován do softwaru PRO / E, SW, CATIA. Softwarový model lze snadno nastavit a snadno nastavit. Je to užitečné pro hrubý výpočet ve strojírenství, ale software zabírá více systémových prostředků. Nemělo by být příliš rozděleno a přesnost výpočtu není vysoká.
2) Z hlediska použitelnosti je ICEPAK zabudován do ANSYS WB12.1, který dokáže zpracovat obecné složité povrchy. Funkce importu modelu byla výrazně vylepšena a obsluha softwaru je jednoduchá. Stejně jako u EFD není třeba manuálně vypočítávat stav toku. Zacházení s komplexními oky je rychlé.
3) Z tradice elektronického chlazení je FloTherm širší než ICSPAK a dlouhodobě se věnuje trhu s elektronickou termickou analýzou, ale je obtížné zpracovat zakřivené povrchy. Modelování je klíčovým tématem pro designéry LED svítidel.
4) Profesionálně jsou ANSYS a FLUENT preferovaným softwarem pro akademické a esejové práce a zdůrazňují přesné výpočty z teorie. Software ANSYS je založen na metodě konečných prvků a výsledek výpočtu má vysokou přesnost. Je vhodný pro ty, kteří mají vyšší teoretický základ a mohou snadno realizovat ruční programování a návrh optimalizace.
Na základě výše uvedeného srovnání byl pro termickou analýzu použit software ANSYS.
Tepelná analýza vysoce výkonné LED lampy
V tomto článku je jako model pro výzkum použita vysoce výkonná LED lampa. Analýza tepelné simulace svítidla se provádí pomocí softwaru ANSYS. Kroky analýzy jsou: vytvoření zjednodušeného modelu, nastavení okrajových podmínek, rozdělení mřížky a výpočet.
Fyzikální model svítidla
Jako výzkumný model byla vybrána vysoce výkonná LED tunelová světla vyvinutá určitou společností LED v Zhejiangu. Lampa se skládá z korálků LED lamp, krytů lamp, kožených podložek, zrcadel, desek plošných spojů, chladičů a napájecích zdrojů.
Mezi nimi je patka lampy znázorněna na obrázku 2, který patří do integrované struktury obalu. Každá patka lampy je balena s 9 čipy modrého světla GaN, tři řetězce jsou zapojeny do série a povrch čipu je potažen fosforem pro kompenzaci světla. Čip je zapouzdřen epoxidovou pryskyřicí a upevněn na měděném chladiči stříbrným lepidlem. Nainstalujte objektiv a připojte elektrodu zlatým drátem. Chladič a deska s obvody jsou spojeny tepelně vodivým silikagelem a deska s obvody a chladič jsou upevněny šrouby na čtyřech stranách chladiče. Aby se snížil kontaktní tepelný odpor, je střední vrstva desky plošných spojů a chladič také potaženy tepelně vodivým silikagelem.
Model tepelné sítě svítidla
Existují tři hlavní způsoby, jak analyzovat rozptyl tepla LED lampy podle struktury lampy:
1) čip - vrstva fosforu - epoxidová pryskyřice - čočka - prostředí;
2) čip - zlatý drát - držák - deska plošných spojů - tepelný silikagel - chladič - prostředí;
3) Čip - stříbrné lepidlo - měděný chladič - tepelný silikagel - deska plošných spojů - tepelný silikagel - chladič - životní prostředí.
Protože tepelná vodivost epoxidové pryskyřice pro zapouzdření je pouze 0,2 W / (m · k), provádí se zde tepelné zpracování. Kromě toho je oblast zlatého drátu velmi malá a účinek přenosu tepla je minimální. Proto je hlavní cesta rozptylu tepla třetí, to znamená, že teplo emitované čipem je vedeno chladičem, tepelně vodivým silikagelem, deskou plošných spojů, tepelně vodivým silikagelem pro chladič a poté chladič. Vstoupit do vzduchu konvektivním způsobem.
Tato studie nejprve zjednodušuje model založený na hlavních metodách rozptylu tepla výše uvedené analýzy: zjednodušení čočky LED lampy na pravoúhlý rovnoběžník s cílem snížit množství výpočtu; zjednodušení stříbrné pasty mezi čipem a chladičem na tenkou desku 0,1 mm; korálky lampy a odvod tepla Tepelný oxid křemičitý mezi deskami je zjednodušen na 0,3 mm tenkou desku.
Tepelná analýza lamp
Poté určete okrajové podmínky podle situace použití svítidla a skutečných pracovních podmínek takto:
1) Každý čip má výkon 1,5 W a světelnou účinnost 20%, takže topný výkon na čip je 1,2 W, to znamená, že celkové teplo každého zdroje je definováno jako 1,2 W.
2) Svítidlo je tunelové světlo a maximální teplota nepřesahuje 100 ° C, takže se nebere v úvahu sluneční záření.
3) Při skutečném použití je svítidlo instalováno přímo ve venkovním vzduchu, který patří do přirozené konvekce. Proto je šest čel skříně definováno jako otevírání a předpokládá se, že okolní teplota je 25 ° C.
Maximální teplota svítidla je soustředěna na čipu a maximální teplota je až 76,23 ° C. Vzhledem k určité chybě je velmi pravděpodobné, že překročí maximální přípustnou teplotu spoje 80 ° C. Je vidět, že současné rozptyl tepla LED svítidla je relativně špatný a je nutné provést stávající chladicí systém. zlepšit. Hlavním důvodem pro analýzu vysoké teploty lampy je to, že tloušťka desky s obvody je velká a tepelná vodivost je nízká a vrstva rozptylu tepla je příliš velká, což způsobuje úzký profil vedení tepla a teplo není v pořádku přenášeno.