La diode électroluminescente (DEL) est l’une des nouvelles sources de lumière froide les plus prometteuses du XXIe siècle. Le mécanisme émetteur de lumière des DEL consiste en ce que les électrons de la jonction PN passent entre les bandes d’énergie pour générer de l’énergie lumineuse, et la puce présente un phénomène de fièvre, notamment une DEL de grande puissance, qui est assemblée dans un module utilisant plusieurs LED, et la dissipation de chaleur est considérablement accrue. Actuellement, seulement 15% à 20% de l'énergie des LED est convertie en énergie lumineuse et les 80% à 85% restants sont convertis en énergie thermique, et la taille de la puce est seulement de 2112.52.5mm. résultant en une forte densité de puissance de la puce (jusqu'à 21). / Magnitude Wmm). Cependant, la dissipation thermique du dispositif à LED est relativement faible. Premièrement, le spectre infrarouge de la LED blanche ne contient pas la partie infrarouge, c’est-à-dire que sa chaleur ne peut pas être libérée par rayonnement; deuxièmement, la résistance thermique de diffusion et la résistance thermique de la lampe à LED sont grandes. Une mauvaise dissipation de la chaleur peut avoir des conséquences graves, telles que la réduction du flux lumineux de la LED, la durée de vie de l'appareil et le décalage de la longueur d'onde dominante de la LED. Par conséquent, comment transformer cette énergie thermique avec le chemin le plus court, la méthode la plus rapide et maximiser les émissions est devenu l’un des principaux problèmes.
La gestion thermique des LED comprend principalement trois aspects: le niveau de puce, le niveau de boîtier et le niveau de chaleur d'intégration du système. Parmi eux, la puce est le composant de chauffage principal, son efficacité quantique détermine l’efficacité thermique et le matériau du substrat détermine l’efficacité de transfert thermique de la puce; pour l'emballage, la structure, les matériaux et le processus d'emballage ont une incidence directe sur l'efficacité de la dissipation de chaleur; le niveau de dissipation de chaleur intégré du système est également appelé externe. Le radiateur comprend principalement un dissipateur de chaleur, un caloduc, un ventilateur, une plaque d'égalisation de température, etc. Au cours des dernières années, les milieux universitaires nationaux et étrangers ont accordé de plus en plus d'attention au problème de la dissipation thermique des LED. De nombreuses recherches ont donc été menées à cet effet. Cependant, étant donné que la dissipation de chaleur des lampes à LED est essentiellement de conception empirique, le système de dissipation de chaleur est relativement peu professionnel, de sorte que le problème de dissipation de chaleur des lampes à LED est toujours très élevé. sérieux. Par conséquent, l'analyse thermique et la conception thermique des lampes à LED de haute puissance ont une importance pratique importante.
Ce document présente d’abord la technologie actuelle de dissipation thermique des lampes à LED et des outils d’analyse thermique couramment utilisés, puis sélectionne une lampe à LED haute puissance comme modèle de recherche et utilise le logiciel d’analyse par éléments finis ANSYS pour effectuer une analyse thermique de la lampe à parties de la lampe. La répartition de la température et la température maximale de la puce s'en trouvent améliorées et un effet de dissipation thermique satisfaisant est obtenu.
Technologie de refroidissement à 2 LED
À l'heure actuelle, les principales technologies de dissipation de chaleur pour les lampes à LED de haute puissance comprennent les dissipateurs de chaleur, les caloducs, les plaques d'égalisation de la température, les couches de revêtement par rayonnement, les pâtes conductrices et les joints thermoconducteurs. Le dissipateur thermique utilise la surface élargie pour dissiper la convection thermique dans l'environnement. Les facteurs influant sur les performances de dissipation de chaleur du dissipateur thermique sont la forme du dissipateur thermique, le nombre d'ailettes, le pas, la taille, l'angle d'inclinaison, le matériau du dissipateur thermique et la technologie de traitement. La technologie de dissipation de chaleur couramment utilisée, les lampes modèles de ce papier utilisent des dissipateurs de chaleur pour dissiper la chaleur. Le caloduc utilise le changement cyclique de la phase liquide condensée pour extraire et dissiper la chaleur élevée générée par la LED. Dans des circonstances normales, l'extrémité froide du caloduc est utilisée avec le dissipateur thermique pour obtenir une meilleure dissipation de chaleur. Le principe de la plaque de température uniforme est similaire à celui du caloduc, à la différence que le caloduc est un transfert de chaleur unidimensionnel unidirectionnel et que la plaque de température uniforme est un transfert de chaleur en surface, qui est bidimensionnel, de sorte que la température de surface de l'ensemble du dissipateur thermique est uniforme. La couche de revêtement par rayonnement est recouverte d'une peinture dissipant la chaleur sur la surface extérieure du dissipateur thermique pour augmenter l'émissivité et permettre à la chaleur de rayonner plus efficacement. La pâte thermique et le patin thermique sont conçus pour réduire la résistance thermique du contact.
Les défauts de dissipation de chaleur des lampes à LED présentent principalement les quatre points suivants:
1) La disposition des ailettes du dissipateur de chaleur des lampes à LED n’est pas raisonnable. La disposition des ailettes de dissipation de chaleur ne tient pas compte de l'utilisation du luminaire, qui affecte l'effet de dissipation de la chaleur du dissipateur de chaleur et de la conception des ailettes de dissipation de chaleur qui sont conformes aux caractéristiques du produit lui-même.
2) Les lampes à LED insistent trop sur le lien de conduction thermique, mais négligent la dissipation de chaleur par convection. Les caloducs, la graisse thermique et d’autres mesures de dissipation de chaleur réduisent la résistance thermique par conduction thermique, mais la chaleur dépend en fin de compte de la surface extérieure de la lampe; il est donc de plus en plus courant d’appliquer le revêtement par rayonnement sur la surface extérieure.
3) Les lampes à LED négligent l'équilibre du transfert de chaleur. Si la répartition de la température des ailettes est très inégale, certaines des ailettes n’auront aucun effet ou ne produiront qu’un effet limité, et la plaque de température uniforme peut jouer un rôle dans l’égalisation de la température.
4) La dissipation de chaleur du luminaire est préférable pour trouver le canal de dissipation de chaleur le plus court possible, afin que la chaleur soit libérée dans l'atmosphère dès que possible. Parmi ceux-ci, la résistance thermique de l'interface constitue le goulot d'étranglement du canal de dissipation de la chaleur. Le foyer de la dissipation de la chaleur doit donc également être placé sur le matériau conducteur thermique de l'interface.