Termal analiz aracı
Termal analiz yazılımı, sistemin termal durumunu gerçekçi şekilde taklit edebilir ve modeldeki en yüksek sıcaklığı belirlemek için ürün tasarım aşamasında termal olarak simüle edilebilir. İzin verilen sıcaklık aşılırsa, kullanım gereksinimlerini karşılamak için ısı dağıtım önlemleri geliştirilmelidir. Bu, tasarım, yeniden tasarım ve yeniden üretim maliyetini düşürür ve ürünün başarı oranını artırır.
Şu anda, ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK ve FloTherm gibi birçok termal analiz yazılımı bulunmaktadır.
1) Operasyonel bakış açısından, EFD PRO / E, SW, CATIA yazılımına yerleştirilmiştir. Yazılım modeli kurulumu kolaydır ve kurulumu kolaydır. Mühendislikte kaba hesaplama için kullanışlıdır, ancak yazılım daha fazla sistem kaynağı kaplar. Çok fazla bölünmemelidir ve hesaplama doğruluğu yüksek değildir.
2) Uygulanabilirlik açısından, ICEPAK, genel karmaşık yüzeyleri kaldırabilen ANSYS WB12.1'e yerleştirilmiştir. Model içe aktarma işlevi büyük ölçüde iyileştirildi ve yazılımın kullanımı basittir. EFD gibi, akış durumunu manuel olarak hesaplamaya gerek yoktur. Karmaşık ağların kullanımı hızlıdır.
3) Elektronik soğutma geleneğinden FloTherm, ICSPAK'tan daha geniştir ve uzun süredir elektronik termal analiz pazarını işgal etmiştir, ancak kavisli yüzeyleri işlemek zordur. Modelleme, LED armatür tasarımcıları için kilit bir konudur.
4) Profesyonelce konuşursak, ANSYS ve FLUENT akademik ve denemeler için tercih edilen yazılımdır ve teoride doğru hesaplamaları vurgular. ANSYS yazılımı sonlu elemanlar yöntemine dayanır ve hesaplama sonucu yüksek hassasiyete sahiptir. Daha yüksek teorik temele sahip olanlar için uygundur ve manuel programlama ve optimizasyon tasarımını kolayca gerçekleştirebilir.
Yukarıdaki karşılaştırmaya göre, ANSYS yazılımı termal analiz için kullanılmıştır.
Yüksek güçlü bir LED lambanın termal analizi
Bu yazıda araştırma için model olarak yüksek güçlü bir LED lamba kullanılmıştır. Armatürün termal simülasyon analizi, ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilir. Analiz adımları: basitleştirilmiş bir model oluşturmak, sınır koşullarını belirlemek, ızgarayı bölmek ve hesaplamaktır.
Armatürün fiziksel modeli
Araştırma modeli olarak Zhejiang'daki belirli bir LED şirketi tarafından geliştirilen yüksek güçlü bir LED tünel ışığı seçildi. Lamba, LED lamba boncukları, lamba kapakları, deri yastıklar, aynalar, devre kartları, soğutucu ve güç kaynaklarından oluşur.
Bunlar arasında, lamba kordonu entegre paket yapısına ait olan Şekil 2'de gösterilmiştir. Her lamba şeridi 9 GaN mavi ışık çipleri ile paketlenmiştir, üç dizi seri olarak bağlanmıştır ve çipin yüzeyi ışık dengelemesi için fosfor ile kaplanmıştır. Çip, epoksi reçinesi ile kaplanmıştır ve bakır soğutucuya gümüş tutkalla sabitlenmiştir. Lensi takın ve elektrodu altın bir tel ile bağlayın. Isı emici ve devre kartı, termal iletken silika jel ile birleştirilir ve devre kartı ile ısı emici, ısı emicinin dört tarafındaki vidalarla sabitlenir. Temas termal direncini azaltmak için, devre kartının orta tabakası ve ısı emici ayrıca termal iletken silika jel ile kaplanmıştır.
Armatür termal ağ modeli
LED lambanın ısı dağılımını lambanın yapısına göre analiz etmenin üç ana yolu vardır:
1) çip - fosfor tabakası - epoksi reçine - mercek - çevre;
2) çip - altın tel - tutucu - devre kartı - termal silika jeli - ısı emici - çevre;
3) Talaş - gümüş tutkal - bakır soğutucu - termal silika jel - devre kartı - termal silika jel - soğutucu - ortam.
Kapsülleme için epoksi reçinenin termal iletkenliği sadece 0,2 W / (m · k) olduğundan, ısıl işlem burada gerçekleştirilir. Ayrıca, altın telin alanı çok küçüktür ve ısı transfer etkisi minimumdur. Bu nedenle, ana ısı dağıtım yolu, çip tarafından yayılan ısının, ısı emicisi, termal iletken silika jeli, devre kartı, ısı iletkenine termal iletken silika jeli ve sonra soğutucu. Havayı konvektif bir şekilde girin.
Bu çalışma ilk önce yukarıdaki analizin ana ısı yayma yöntemlerine dayanan modeli basitleştirir: hesaplama lambasını azaltmak için LED lamba merceğini dikdörtgen paralel yüzeye basitleştirmek; yonga ve soğutucu arasındaki gümüş macunun 0,1 mm'lik ince bir plakaya basitleştirilmesi; lamba boncukları ve ısı dağılımı Tabakalar arasındaki termal silika, 0.3 mm'lik ince bir plakaya basitleştirilmiştir.
Lambaların ısıl analizi
Ardından, armatürün uygulama durumuna ve fiili çalışma koşullarına göre sınır koşullarını aşağıdaki gibi belirleyin:
1) Her bir yonga 1.5 W'lık bir güce ve% 20'lik bir ışık verimliliğine sahiptir, bu nedenle yonga başına ısıtma gücü 1.2 W'tır, yani her kaynağın toplam ısısı 1.2 W olarak tanımlanır.
2) Armatür bir tünel ışığıdır ve maksimum sıcaklık 100 ° C'yi geçmediği için güneş radyasyonu dikkate alınmaz.
3) Gerçek kullanım sürecinde, armatür doğrudan doğal konveksiyona ait olan dış havaya monte edilir. Bu nedenle, muhafazanın altı yüzü açıklık olarak tanımlanır ve ortam sıcaklığının 25 ° C olduğu varsayılır.
Armatürün maksimum sıcaklığı çipte yoğunlaşmıştır ve maksimum sıcaklık 76.23 ° C kadar yüksektir. Belirli bir hata göz önüne alındığında, izin verilen maksimum bağlantı sıcaklığının 80 ° C'yi aşması çok muhtemeldir. LED armatürünün mevcut ısı dağılımının göreceli olarak zayıf olduğu ve mevcut soğutma sisteminin gerçekleştirilmesi gerektiği görülebilir. geliştirmek. Lambanın yüksek sıcaklığını analiz etmenin ana nedeni, devre kartının kalınlığının büyük olması ve ısı iletkenliğinin zayıf olması ve ısı iletim katmanının çok fazla olması ve bu da bir ısı iletimi tıkanıklığına neden olması ve ısının iyi olmamasıdır. iletilen.