Outil d'analyse thermique
Le logiciel d'analyse thermique peut simuler de manière réaliste l'état thermique du système et peut être simulé thermiquement pendant la phase de conception du produit pour déterminer la température la plus élevée du modèle. Si la température autorisée est dépassée, les mesures de dissipation de chaleur doivent être améliorées pour répondre aux exigences d'utilisation. Cela réduit les coûts de conception, de reconception et de reproduction et augmente le taux de réussite du produit.
Il existe actuellement de nombreux types de logiciels d’analyse thermique, tels que ANSYS, FLUENT, EFD, ICEPAK et FloTherm.
1) Du point de vue opérationnel, EFD est intégré au logiciel PRO / E, SW et CATIA. Le modèle de logiciel est facile à configurer et à configurer. C'est utile pour les calculs approximatifs en ingénierie, mais le logiciel occupe plus de ressources système. Il ne faut pas trop diviser et la précision des calculs n’est pas grande.
2) En termes d'applicabilité, ICEPAK est intégré à ANSYS WB12.1, qui peut gérer des surfaces complexes en général. La fonction d'importation de modèle a été grandement améliorée et le fonctionnement du logiciel est simple. Comme EFD, il n'est pas nécessaire de calculer manuellement l'état du flux. La manipulation de mailles complexes est rapide.
3) De la tradition du refroidissement électronique, FloTherm est plus large que ICSPAK et occupe depuis longtemps le marché de l’analyse thermique électronique, mais il est difficile de traiter des surfaces courbes. La modélisation est une question clé pour les concepteurs de luminaires à LED.
4) Sur le plan professionnel, ANSYS et FLUENT sont les logiciels préférés des universitaires et des essais, et ils insistent sur des calculs précis à partir de la théorie. Le logiciel ANSYS est basé sur la méthode des éléments finis et le résultat du calcul est très précis. Il convient aux utilisateurs disposant de bases théoriques supérieures et peut facilement réaliser une programmation manuelle et une conception d'optimisation.
Sur la base de la comparaison ci-dessus, le logiciel ANSYS a été utilisé pour l'analyse thermique.
Analyse thermique d'une lampe LED haute puissance
Dans cet article, une lampe LED haute puissance est utilisée comme modèle pour la recherche. L'analyse de simulation thermique du luminaire est réalisée à l'aide du logiciel ANSYS. Les étapes de l'analyse sont les suivantes: établissement d'un modèle simplifié, définition des conditions aux limites, division de la grille et calcul.
Modèle physique du luminaire
Un tunnel LED haute puissance développé par une certaine société de LED du Zhejiang a été choisi comme modèle de recherche. La lampe est composée de perles de lampe à LED, de couvercles de lampe, de coussinets en cuir, de miroirs, de circuits imprimés, de dissipateurs de chaleur et de blocs d'alimentation.
Parmi eux, le cordon de lampe est représenté sur la figure 2, qui appartient à la structure de boîtier intégrée. Chaque perle de lampe est emballée avec 9 puces de lumière bleue GaN, trois chaînes sont connectées en série et la surface de la puce est recouverte de phosphore pour la compensation de la lumière. La puce est encapsulée avec de la résine époxy et fixée sur le dissipateur de chaleur en cuivre avec de la colle à l'argent. Installez la lentille et connectez l'électrode avec un fil d'or. Le dissipateur de chaleur et la carte de circuit imprimé sont reliés par du gel de silice thermo-conducteur. La carte de circuit imprimé et le dissipateur de chaleur sont fixés par des vis sur les quatre côtés du dissipateur de chaleur. Pour réduire la résistance thermique de contact, la couche intermédiaire de la carte de circuit imprimé et du dissipateur de chaleur est également recouverte de gel de silice thermoconducteur.
Modèle de réseau thermique de luminaire
Il existe trois méthodes principales pour analyser la dissipation de chaleur de la lampe à LED par la structure de la lampe:
1) puce - couche de phosphore - résine époxy - lentille - environnement;
2) puce - fil d'or - support - carte de circuit imprimé - gel de silice thermique - dissipateur de chaleur - environnement;
3) Puce - colle à l'argent - dissipateur de chaleur en cuivre - gel de silice thermique - circuit imprimé - gel de silice thermique - dissipateur de chaleur - environnement.
Étant donné que la conductivité thermique de la résine époxy pour l’encapsulation n’est que de 0,2 W / (m · k), le traitement thermique est effectué ici. De plus, la surface du fil d'or est très petite et l'effet de transfert de chaleur est minimal. Par conséquent, le chemin principal de dissipation de chaleur est le troisième, c’est-à-dire que la chaleur émise par la puce est conduite par le dissipateur de chaleur, le gel de silice thermoconducteur, la carte de circuit imprimé, le gel de silice thermoconducteur vers le dissipateur de chaleur, puis dissipateur de chaleur. Entrez dans l'air de manière convective.
Cette étude simplifie d'abord le modèle basé sur les principales méthodes de dissipation de chaleur de l'analyse ci-dessus: simplifier la lentille de la lampe à LED en un parallélépipède rectangle pour réduire la quantité de calcul; simplifier la pâte d'argent entre la puce et le dissipateur thermique en une plaque mince de 0,1 mm; perles de lampe et dissipation de chaleur La silice thermique entre les feuilles est simplifiée en une plaque mince de 0,3 mm.
Analyse thermique des lampes
Déterminez ensuite les conditions aux limites en fonction de la situation d’application du luminaire et des conditions de fonctionnement réelles comme suit:
1) Chaque puce a une puissance de 1,5 W et une efficacité lumineuse de 20%. La puissance de chauffage par puce est donc de 1,2 W, c’est-à-dire que la chaleur totale de chaque source est définie à 1,2 W.
2) Le luminaire est un tunnel et la température maximale ne dépassant pas 100 ° C, le rayonnement solaire n'est donc pas pris en compte.
3) Lors de l'utilisation, le luminaire est directement installé dans l'air extérieur, qui fait partie de la convection naturelle. Par conséquent, les six faces de l'enceinte sont définies comme une ouverture et la température ambiante est supposée être de 25 ° C.
La température maximale du luminaire est concentrée sur la puce et la température maximale peut atteindre 76,23 ° C. Compte tenu d'une certaine erreur, il est très probable que la température de jonction maximale admissible de 80 ° C sera dépassée. On constate que la dissipation de chaleur actuelle du luminaire à LED est relativement faible et qu’il est nécessaire de réaliser le système de refroidissement actuel. améliorer. La raison principale de l'analyse de la température élevée de la lampe est que l'épaisseur de la carte de circuit imprimé est grande et que la conductivité thermique est médiocre et que la couche de dissipation thermique est trop importante, ce qui provoque un goulot d'étranglement par conduction thermique et la chaleur n'est pas bonne. transmis.