Diode phát sáng (LED) là một trong những nguồn sáng lạnh mới hứa hẹn nhất trong thế kỷ 21. Cơ chế phát sáng của đèn LED là các electron trong tiếp giáp PN giữa các dải năng lượng để tạo ra năng lượng ánh sáng và chip có hiện tượng sốt, đặc biệt là đèn LED công suất cao, được lắp ráp thành một mô-đun sử dụng đa số Đèn LED, và tản nhiệt được tăng lên rất nhiều. Hiện tại, chỉ có 15% -20% năng lượng của đèn LED được chuyển đổi thành năng lượng ánh sáng và 80% -85% năng lượng còn lại được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt và kích thước chip chỉ là 2112,52,5mm, dẫn đến mật độ năng lượng lớn của chip (lên đến 21). / Độ lớn Wmm). Tuy nhiên, khả năng tản nhiệt của thiết bị LED tương đối kém. Đầu tiên, vì phổ hồng ngoại của đèn LED trắng không chứa phần hồng ngoại, nghĩa là nhiệt của nó không thể được giải phóng bằng bức xạ; Thứ hai, khả năng chịu nhiệt khuếch tán và khả năng chịu nhiệt của đèn LED là lớn. Tản nhiệt kém có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, chẳng hạn như giảm sản lượng ánh sáng của đèn LED, rút ngắn tuổi thọ của thiết bị và thay đổi bước sóng vượt trội của đèn LED. Do đó, làm thế nào để tạo ra những năng lượng nhiệt này với con đường ngắn nhất, phương pháp nhanh nhất và tối đa hóa phát thải đã trở thành một trong những vấn đề chính.
Quản lý nhiệt LED chủ yếu bao gồm ba khía cạnh: cấp độ chip, cấp độ gói và mức nhiệt tích hợp hệ thống. Trong số đó, chip là thành phần làm nóng chính, hiệu suất lượng tử của nó quyết định hiệu suất nhiệt và vật liệu nền quyết định hiệu suất truyền nhiệt của chip; đối với bao bì, cấu trúc bao bì, vật liệu và quy trình ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả tản nhiệt; Hệ thống tản nhiệt tích hợp hệ thống còn được gọi là bên ngoài Bộ tản nhiệt chủ yếu bao gồm tản nhiệt, ống dẫn nhiệt, quạt, tấm cân bằng nhiệt độ và tương tự. Trong những năm gần đây, vấn đề tản nhiệt LED đã được giới học thuật trong và ngoài nước chú ý ngày càng nhiều, và các nghiên cứu khác nhau đã được thực hiện tương ứng. Tuy nhiên, do hệ thống tản nhiệt của đèn LED chủ yếu là thiết kế theo kinh nghiệm, nên hệ thống tản nhiệt tương đối kém về tính chuyên nghiệp, do đó vấn đề tản nhiệt của đèn LED vẫn còn rất cao. nghiêm trọng. Do đó, phân tích nhiệt và thiết kế nhiệt của đèn LED công suất cao có ý nghĩa thực tiễn quan trọng.
Bài báo này lần đầu tiên giới thiệu công nghệ tản nhiệt hiện tại của đèn LED và các công cụ phân tích nhiệt thường được sử dụng, sau đó chọn đèn LED công suất cao làm mô hình nghiên cứu và sử dụng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn ANSYS để thực hiện phân tích nhiệt trên đèn LED để thu được nhiều loại khác nhau các bộ phận của đèn. Sự phân phối nhiệt độ và nhiệt độ tối đa của chip được cải thiện trên cơ sở này, và đạt được hiệu quả tản nhiệt thỏa đáng.
2 công nghệ làm mát bằng đèn LED
Hiện nay, các công nghệ tản nhiệt chính cho đèn LED công suất cao bao gồm tản nhiệt, ống dẫn nhiệt, tấm cân bằng nhiệt độ, lớp phủ bức xạ, bột nhão dẫn điện và miếng đệm dẫn nhiệt. Tản nhiệt sử dụng diện tích bề mặt mở rộng để tản nhiệt đối lưu ra môi trường. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tản nhiệt của tản nhiệt là hình dạng của tản nhiệt, số lượng vây, độ cao, kích thước, góc nghiêng, vật liệu của tản nhiệt và công nghệ xử lý. Công nghệ tản nhiệt thường được sử dụng, đèn mô hình trong bài báo này sử dụng tản nhiệt để tản nhiệt. Ống dẫn nhiệt sử dụng sự thay đổi theo chu kỳ của pha lỏng ngưng tụ để lấy và làm tiêu tan nhiệt độ cao do đèn LED tạo ra. Trong trường hợp bình thường, đầu lạnh của ống dẫn nhiệt được sử dụng cùng với tản nhiệt để đạt được khả năng tản nhiệt tốt hơn. Nguyên lý của tấm nhiệt độ đồng nhất tương tự như ống dẫn nhiệt, ngoại trừ ống nhiệt là truyền nhiệt một chiều, và tấm nhiệt độ đồng nhất là truyền nhiệt bề mặt, có hai chiều, do đó nhiệt độ bề mặt của toàn bộ tản nhiệt là đồng đều. Lớp phủ bức xạ được phủ một lớp sơn tản nhiệt ở bề mặt ngoài của tản nhiệt để tăng độ phát xạ và cho phép nhiệt tỏa ra hiệu quả hơn. Miếng dán nhiệt và miếng đệm nhiệt được thiết kế để giảm điện trở nhiệt của tiếp xúc.
Khiếm khuyết tản nhiệt đèn LED chủ yếu có bốn điểm sau:
1) Việc bố trí vây tản nhiệt của đèn LED là không hợp lý. Việc bố trí các vây tản nhiệt không tính đến việc sử dụng đèn, ảnh hưởng đến hiệu quả tản nhiệt của tản nhiệt và thiết kế các vây tản nhiệt phù hợp với đặc tính của chính sản phẩm.
2) Đèn LED quá nhấn mạnh vào liên kết dẫn nhiệt, nhưng bỏ qua việc tản nhiệt đối lưu. Ống dẫn nhiệt, mỡ nhiệt và các biện pháp tản nhiệt khác làm giảm điện trở nhiệt thông qua dẫn nhiệt, nhưng nhiệt cuối cùng phụ thuộc vào diện tích bề mặt bên ngoài của đèn, do đó, xu hướng phát triển là áp dụng lớp phủ bức xạ ở bề mặt bên ngoài.
3) Đèn LED bỏ qua sự cân bằng truyền nhiệt. Nếu sự phân bố nhiệt độ của vây không đồng đều nghiêm trọng, nó sẽ khiến một số vây không có tác dụng hoặc ảnh hưởng hạn chế, và tấm nhiệt độ đồng đều có thể đóng vai trò trong việc cân bằng nhiệt độ.
4) Sự tản nhiệt của đèn là tốt nhất để tìm kênh tản nhiệt thiết kế ngắn nhất, để nhiệt được giải phóng vào khí quyển càng sớm càng tốt. Trong số đó, điện trở nhiệt giao diện là nút cổ chai của kênh tản nhiệt, do đó, trọng tâm của tản nhiệt cũng nên được đặt trên vật liệu dẫn nhiệt giao diện.