発光ダイオード（LED）は、21世紀で最も有望な新しい冷光源の1つです。 LEDの発光メカニズムは、PN接合の電子がエネルギーバンド間を遷移して光エネルギーを生成することであり、チップには発熱現象があり、特に高出力LEDは複数のモジュールを使用して組み立てられます。 LED、および熱放散が大幅に増加します。 現在、LEDのエネルギーの15％〜20％のみが光エネルギーに変換され、残りの80％〜85％が熱エネルギーに変換され、チップサイズは2112.52.5mmのみです。チップの電力密度が大きくなります（最大21）。 / Wmmマグニチュード）。 ただし、LEDデバイスの熱放散は比較的不十分です。 第一に、白色LEDの赤外線スペクトルには赤外線部分が含まれていないため、放射によってその熱を放出することができません。 第二に、LEDランプの拡散熱抵抗と熱抵抗が大きい。 放熱が悪いと、LEDの光出力の低下、デバイスの寿命の短縮、LEDの主波長のシフトなど、深刻な結果につながる可能性があります。 そのため、これらの熱エネルギーを最短経路、最速の方法で生成し、放出を最大化する方法が重要な問題の1つになっています。
LEDの熱管理には、主にチップレベル、パッケージレベル、システム統合熱レベルの3つの側面が含まれます。 その中で、チップは主要な加熱コンポーネントであり、その量子効率は熱効率を決定し、基板材料はチップの熱伝達効率を決定します。 パッケージの場合、パッケージの構造、材料、およびプロセスが放熱効率に直接影響します。 システム統合放熱レベルは外部とも呼ばれます。ラジエーターは主にヒートシンク、ヒートパイプ、ファン、温度調整プレートなどを含みます。 近年、LEDの熱放散の問題は国内外の学界からますます注目されており、それに応じて様々な研究が行われています。 しかし、LEDランプの熱放散はほとんど経験的設計であるため、熱放散システムの専門性は比較的低く、そのためLEDランプの熱放散の問題は依然として非常に深刻です。 深刻な。 したがって、高出力LEDランプの熱解析と熱設計には、実用上の重要な重要性があります。
このペーパーでは、最初にLEDランプと一般的に使用される熱分析ツールの現在の熱放散技術を紹介し、次に高出力LEDランプを研究モデルとして選択し、ANSYS有限要素解析ソフトウェアを使用してLEDランプの熱分析を実行してさまざまなランプの部品。 これに基づいてチップの温度分布と最高温度が改善され、十分な放熱効果が得られます。
2 LEDライト冷却テクノロジー
現在、高出力LEDランプの主な放熱技術には、ヒートシンク、ヒートパイプ、温度均一化プレート、放射コーティング層、導電性ペースト、熱伝導性ガスケットが含まれます。 ヒートシンクは、拡大された表面積を使用して、熱対流を環境に放散します。 ヒートシンクの放熱性能に影響する要因は、ヒートシンクの形状、フィンの数、ピッチ、サイズ、傾斜角、ヒートシンクの材料、および加工技術です。 一般的に使用される熱放散技術であるこのペーパーのモデルランプは、ヒートシンクを使用して熱を放散します。 ヒートパイプは、凝縮液相の周期的な変化を使用して、LEDによって生成された高熱を引き出して放散します。 通常の状況では、ヒートパイプのコールドエンドをヒートシンクと併用して、より良い熱放散を実現します。 均一温度プレートの原理は、ヒートパイプが一次元の一方向熱伝達であり、均一温度プレートが二次元性を有する表面熱伝達であることを除いて、ヒートパイプの原理と同様です。ヒートシンク全体の表面温度は均一です。 放射コーティング層は、放射率を高め、熱をより効率的に放射できるようにするために、ヒートシンクの外表面に放熱塗料でコーティングされています。 サーマルペーストとサーマルパッドは、接点の熱抵抗を減らすように設計されています。
LEDランプの放熱不良には、主に次の4つのポイントがあります。
1）LEDランプのヒートシンクフィンの配置は不合理です。 放熱フィンの配置は、照明器具の使用を考慮せず、ヒートシンクの放熱効果に影響を与え、製品自体の特性に適合する放熱フィンを設計します。
2）LEDランプは熱伝導リンクを過度に強調しますが、対流熱放散は無視します。 ヒートパイプ、サーマルグリース、およびその他の熱放散対策は、熱伝導により熱抵抗を減らしますが、最終的に熱はランプの外側表面領域に依存するため、外側表面に放射コーティングを施すことが開発動向です。
3）LEDランプは熱伝達のバランスを無視します。 フィンの温度分布が非常に不均一である場合、フィンの一部に効果がないか、効果が限定され、均一な温度プレートが温度を均一化する役割を果たします。
4）照明器具の熱放散は、熱ができるだけ早く大気に放出されるように、最短の設計熱放散チャネルを見つけるのに最適です。 中でも、インターフェースの熱抵抗は放熱チャネルのボトルネックであるため、放熱の焦点もインターフェースの熱伝導性材料に置く必要があります。