เครื่องมือวิเคราะห์ความร้อน
ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ความร้อนสามารถจำลองสภาพความร้อนของระบบได้อย่างสมจริงและสามารถจำลองความร้อนได้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบผลิตภัณฑ์เพื่อกำหนดอุณหภูมิสูงสุดในแบบจำลอง หากอุณหภูมิที่อนุญาตเกินกว่านั้นมาตรการการกระจายความร้อนควรได้รับการปรับปรุงเพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับการใช้งาน สิ่งนี้จะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการออกแบบการออกแบบและการทำซ้ำและเพิ่มอัตราความสำเร็จของผลิตภัณฑ์
ปัจจุบันมีซอฟต์แวร์วิเคราะห์ความร้อนหลายชนิดเช่น ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK และ FloTherm
1) จากมุมมองการปฏิบัติงาน EFD ถูกฝังอยู่ในซอฟต์แวร์ PRO / E, SW, CATIA ซอฟต์แวร์รุ่นนี้ติดตั้งง่ายและตั้งค่าได้ง่าย มันมีประโยชน์สำหรับการคำนวณคร่าวๆในด้านวิศวกรรม แต่ซอฟต์แวร์นั้นใช้ทรัพยากรระบบมากกว่า ไม่ควรแบ่งมากเกินไปและความแม่นยำในการคำนวณไม่สูง
2) ในแง่ของการบังคับใช้ ICEPAK จะถูกฝังใน ANSYS WB12.1 ซึ่งสามารถจัดการกับพื้นผิวที่ซับซ้อนโดยทั่วไป ฟังก์ชันการนำเข้าโมเดลได้รับการปรับปรุงอย่างมากและการใช้งานซอฟต์แวร์นั้นง่ายมาก เช่นเดียวกับ EFD ไม่จำเป็นต้องคำนวณสถานะการไหลด้วยตนเอง การจัดการกับตาข่ายที่ซับซ้อนนั้นรวดเร็ว
3) จากประเพณีของการทำความเย็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ FloTherm นั้นกว้างกว่า ICSPAK และครอบครองตลาดการวิเคราะห์ความร้อนทางอิเล็กทรอนิกส์มานาน แต่มันยากที่จะประมวลผลพื้นผิวโค้ง การสร้างแบบจำลองเป็นปัญหาสำคัญสำหรับนักออกแบบโคมไฟ LED
4) การพูดอย่างมืออาชีพ ANSYS และ FLUENT เป็นซอฟต์แวร์ที่ต้องการสำหรับนักวิชาการและบทความและพวกเขาเน้นการคำนวณที่ถูกต้องจากทฤษฎี ซอฟต์แวร์ ANSYS นั้นใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และผลการคำนวณมีความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับผู้ที่มีพื้นฐานทางทฤษฎีที่สูงขึ้นและสามารถตระหนักถึงการเขียนโปรแกรมด้วยตนเองและการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพ
จากการเปรียบเทียบข้างต้นซอฟต์แวร์ ANSYS ใช้สำหรับการวิเคราะห์เชิงความร้อน
การวิเคราะห์ความร้อนของหลอดไฟ LED กำลังสูง
ในบทความนี้ใช้หลอดไฟ LED กำลังแรงสูงเป็นแบบจำลองสำหรับการวิจัย การวิเคราะห์การจำลองเชิงความร้อนของโคมไฟดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ ANSYS ขั้นตอนการวิเคราะห์คือการสร้างแบบจำลองที่ง่ายขึ้นการตั้งค่าเงื่อนไขขอบเขตการแบ่งตารางและการคำนวณ
แบบจำลองทางกายภาพของโคมไฟ
แสงอุโมงค์ LED กำลังสูงที่พัฒนาโดย บริษัท LED บางแห่งในเจ้อเจียงได้รับเลือกเป็นรูปแบบการวิจัย โคมไฟประกอบด้วยลูกปัดหลอดไฟ LED, ฝาครอบหลอดไฟ, แผ่นหนัง, กระจก, แผงวงจร, ชุดระบายความร้อนและอุปกรณ์ไฟฟ้า
ในหมู่พวกเขาลูกปัดโคมไฟจะแสดงในรูปที่ 2 ซึ่งเป็นของโครงสร้างแพคเกจแบบบูรณาการ ลูกปัดโคมไฟแต่ละอันบรรจุด้วยชิปแสงสีฟ้า 9 GaN สามสายเชื่อมต่อกันเป็นชุดและพื้นผิวของชิปเคลือบด้วยสารเรืองแสงเพื่อชดเชยแสง ชิพนั้นถูกหุ้มด้วยอีพอกซีเรซินและติดอยู่บนแผ่นระบายความร้อนทองแดงด้วยกาวสีเงิน ติดตั้งเลนส์และเชื่อมต่ออิเล็กโทรดด้วยลวดทอง แผงระบายความร้อนและแผงวงจรเชื่อมต่อโดยซิลิกาเจลนำไฟฟ้าความร้อนและแผงวงจรและแผงระบายความร้อนได้รับการแก้ไขโดยสกรูที่ด้านทั้งสี่ของชุดระบายความร้อน เพื่อลดการต้านทานความร้อนจากการสัมผัสชั้นกลางของแผงวงจรและแผ่นระบายความร้อนก็ถูกเคลือบด้วยซิลิกาเจลนำความร้อน
แบบจำลองโครงข่ายความร้อนของโคมไฟ
มีสามวิธีหลักในการวิเคราะห์การกระจายความร้อนของหลอดไฟ LED ด้วยโครงสร้างของหลอดไฟ:
1) ชิป - ชั้นฟอสเฟอร์ - อีพอกซีเรซิน - เลนส์ - สิ่งแวดล้อม;
2) ชิป - ลวดทอง - วงเล็บ - แผงวงจร - ซิลิกาความร้อน - ระบายความร้อน - สภาพแวดล้อม;
3) ชิป - กาวเงิน - แผ่นระบายความร้อนทองแดง - ซิลิกาเจลความร้อน - แผงวงจร - ซิลิกาเจลความร้อน - ระบายความร้อน - สภาพแวดล้อม
เนื่องจากค่าการนำความร้อนของอีพอกซีเรซินสำหรับการห่อหุ้มนั้นมีค่าเพียง 0.2 W / (m · k) จึงทำการบำบัดความร้อนที่นี่ นอกจากนี้พื้นที่ของลวดทองมีขนาดเล็กมากและผลการถ่ายเทความร้อนมีน้อย ดังนั้นเส้นทางการกระจายความร้อนหลักคือที่สามนั่นคือความร้อนที่ปล่อยออกมาจากชิปจะดำเนินการโดยฮีทซิงค์, ซิลิกาเจลนำไฟฟ้าความร้อน, แผงวงจร, ซิลิกาเจลนำไฟฟ้าความร้อนไปยังฮีทซิงค์แล้ว แผ่นระบายความร้อน เข้าสู่อากาศในลักษณะที่ไหลเวียน
การศึกษาครั้งแรกลดความซับซ้อนของแบบจำลองโดยใช้วิธีการกระจายความร้อนหลักของการวิเคราะห์ข้างต้น: ทำให้เลนส์หลอดไฟ LED เป็นแบบสี่เหลี่ยมขนานเพื่อลดจำนวนการคำนวณ ลดความซับซ้อนของการวางเงินระหว่างชิปและแผ่นระบายความร้อนเป็นแผ่นบางเพียง 0.1 มม. ลูกปัดหลอดไฟและการกระจายความร้อนซิลิกาความร้อนระหว่างแผ่นถูกทำให้เป็นแผ่นบาง 0.3 มม.
การวิเคราะห์ความร้อนของหลอดไฟ
จากนั้นกำหนดเงื่อนไขขอบเขตตามสถานการณ์การใช้งานของโคมไฟและสภาพการทำงานจริงดังต่อไปนี้:
1) ชิปแต่ละตัวมีพลัง 1.5 W และประสิทธิภาพการส่องสว่าง 20% ดังนั้นพลังงานความร้อนต่อชิปคือ 1.2 วัตต์นั่นคือความร้อนทั้งหมดของแต่ละแหล่งถูกกำหนดเป็น 1.2 W
2) โคมไฟเป็นแสงอุโมงค์และอุณหภูมิสูงสุดไม่เกิน 100 ° C ดังนั้นจึงไม่ถือว่าการแผ่รังสีแสงอาทิตย์
3) ในกระบวนการใช้งานจริงโคมไฟติดตั้งโดยตรงในอากาศภายนอกซึ่งเป็นของการพาความร้อนตามธรรมชาติ ดังนั้นใบหน้าทั้งหกของตู้ถูกกำหนดให้เป็นช่องเปิดและคาดว่าอุณหภูมิแวดล้อมจะอยู่ที่ 25 ° C
อุณหภูมิสูงสุดของโคมไฟตั้งสมาธิที่ชิปและอุณหภูมิสูงสุดสูงถึง 76.23 ° C เมื่อพิจารณาถึงข้อผิดพลาดบางอย่างมีแนวโน้มว่าจะเกินอุณหภูมิทางแยกสูงสุดที่อนุญาตได้ที่ 80 ° C จะเห็นได้ว่าการกระจายความร้อนในปัจจุบันของโคมไฟ LED ค่อนข้างแย่และจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนในปัจจุบัน ทำให้ดีขึ้น. เหตุผลหลักสำหรับการวิเคราะห์อุณหภูมิสูงของหลอดไฟคือความหนาของแผงวงจรมีขนาดใหญ่และการนำความร้อนไม่ดีและชั้นการกระจายความร้อนมีมากเกินไปซึ่งทำให้เกิดคอขวดการนำความร้อนและความร้อนไม่ดี ส่ง