問題說明.

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問題說明

說明 此題主要目的是使同學們瞭解,產業應用。 在各位學習一學期的Comsol,固然無法全部理解,但這是一個開端,讓各位去思索如何將課程所學逐漸應用於工程或未來工作,對於業界需求的思索應該是個開端。 本檔案放置於http://eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000099/ 資源中心。

工程解說 若廠商需求:設計散熱鰭片,以便使8W LED燈泡正常運作。 散熱器必須符合基本尺寸外觀。 外壁溫度必須在50C上下。 LED為複合式晶片,總計16片,每片為1mm x1 mm大小,晶片間距如幾何尺寸所示。

幾何尺寸 55 56 50.5 60 28 21.5 20.5 單位: mm 紅字表該尺寸重要不能改 3 A視圖 電線通道,直徑8.8

幾何尺寸 60 56  50.5 A視圖 載板及晶片 30 34 17 鋁基板,厚1.6 mm 晶片,1mm x 1 mm

幾何尺寸 2 3 晶片間距3mm,與外邊間距為2mm

設計解說 散熱鰭片外形不拘,自由發揮(可google LED燈泡)。 總高度(上端到底端)55mm不可以變更。 大小端孔徑不可變更。 建模可以用1/2體積建模(利用對稱特性)。 散熱器材質為Al 6063-T83鋁合金。

使用模組 使用comsol熱傳模組。 晶片熱源使用貼片方式。 晶片體積尺寸:邊長x邊長x厚度=1e-3x1e-3x0.2e-3 m^3。 熱源設定 q = 0.5*0.7/(1e-3*1e-3) 。 開啟高導熱設定,設晶片厚為0.2e-4 mm。

使用材質 散熱器材質為鋁材質Al 6063-T83。 基板: 1.可先選用鋁材質Al 6063-T83後,再更改k值為2.5 w/m-K,或 2. 自行輸入陶瓷(Ceramic)材質,(熱傳導係數(k)20、密度()3900、比熱(cp)900) 晶片材質Al2O3。 開啟高導熱設定,設晶片厚為0.2e-4 mm。

實品 燈罩 接頭 散熱鰭片

電線通道 LED 基板

頂端 底部 電路 底部

建模工具 可以使用comsol Pro-E Auto CAD SolidWork….等你熟悉的繪圖軟體。

貼片建立方法 建構散熱鰭片後。 建立1.6mm厚的基板使用鋁材質Al 6063-T83,但更改k值為2.5 w/m-K。 設定工作面,在工作面繪製晶片。 利用陣列工具複製x、y方向晶片,總計16片。 利用Embed工具將16片晶片貼到基板上。 可能需要調整位置,使晶片在基板表面。

建立基板

建立貼片方式 建立工作平面

移動貼片至表面

完成貼片

熱源設定 設q值 設定高導表面

散熱片設計案例

Board=>Ceramic (熱傳導20、密度3900、比熱900) 散熱片設計模擬 Heat flux=6 Board=>Ceramic (熱傳導20、密度3900、比熱900) Tj=68.4°C Tmin=62.6°C 8W q_source=0.5*0.7/(1.43e-3*1.43e-3)