Динамический тепловой анализ температурного режима светодиодного осветительного устрой-ства в среде ANSYS Workbench

Аннотация

Актуальность: распространение тепла в светодиодном осветительном устройстве зависит от его конструкции, теплофизических свойств материалов и режима работы. Оценка средней температуры не позволяет полностью выявить локальные области нагрева на плате. Поэтому совместный расчёт пространственного распределения температуры и её изменения во времени необходим для оценки возможности снижения тепловой нагрузки посредством регулирования тока.

Цель: рассчитать трёхмерное нестационарное температурное поле светодиодного осветительного устройства и количественно оценить тепловой эффект регулирования тока путём сравнения номинального режима и режима с пониженным током.

Методы: в модуле Transient Thermal программной среды ANSYS Workbench применён метод конечных элементов. В модели учтены теплопроводность конструктивных элементов, конвективный теплообмен с окружающей средой и объёмное внутреннее тепловыделение. Два режима рассчитаны в течение 5400 с при одинаковых геометрии, материалах и граничных условиях. Выполнен параметрический анализ зависимости максимальной температуры от внутреннего тепловыделения.

Результаты: при 5400 с максимальная температура платы с установленными светодиодами составила 69,142 °C в номинальном режиме и 63,938 °C при пониженном токе. Тепловой эффект составил 5,204 °C. Разность максимальной и минимальной температур платы уменьшилась с 0,265 до 0,237 °C. Результаты показали возможность снижения температуры платы посредством уменьшения внутреннего тепловыделения.