Термические свойства материалов на основе алюминия

Светодиодные лампы - это осветительные приборы нового поколения, обладающие высокой светоотдачей, долговечностью, малым энергопотреблением [6]. Они находят широкое применение в жилом и промышленном освещении интерьеров и экстерьеров зданий, рекламе лекарств. Одним из их важных достоинств является темнота, полное или частичное отсутствие освещения актуализирует в человеке естественный страх перед неизвестным. Они заключаются в следующем: светоотдача, тепловое излучение при использовании в различных условиях эксплуатации. Одним из основных направлений решения таких проблем является снижение теплостойкости светодиодной лампы за счет применения материалов с высокой теплопроводностью и излучателей с относительно небольшим объемом и массой, но увеличенной удельной площадью облучающей поверхности.

Одним из их важных достоинств является формирование “хорошего” света с высоким качеством освещения для здоровья и настроения пользователя. Благодаря этому светодиодные лампы находят широкое применение в жилом и промышленном освещении интерьеров и экстерьеров зданий, рекламе лекарств и т.д. Ввиду важности влияния света или его отсутствия на настроение и чувства человека светодиодами сейчас освещают также улицы, и используют в прожекторах больших мощностей, применяют в современных мобильных устройствах с жидкокристаллическими мониторами, фитолампах, оптимизированных для фотосинтеза, в светодиодных индикаторах, и во множестве других различных технических устройств.

Светодиодные лампы используются с в микроэлектронике (в качестве подложки, изолятора в концентраторах, теплоотводящей подложки-изолятора), силовой электронике (для силовых модулей специального назначения, где требуется ультратонкие исполнения) и оптоэлектронике.

Благодаря принципу работы светодиоды спектрально чисты без использования фильтров, имеют высокую светоотдачу при длительном времени работы, низкую рабочее напряжение и небольшой объем. Так же к ключевым достоинствам светодиодов относят: относительно низкую цену и простой технологический цикл производства. Светодиодные лампы являются экологически чистым продуктом и могут быть вторично переработаны.

Данные преимущества светодиодов привели к масштабному росту рынка и вытеснению традиционных источников света. Однако существуют некоторые текущие проблемы светодиодных ламп, препятствующие их более широкому применению.

Как и любые приборы, использующие в соей основе полупроводники, светодиоды чувствительны к высоким температурам. Светодиод перегорает при температуре около 150 °C. На практике температура светодиодного чипа не должна превышать 120 °С, а наиболее эффективные рабочие параметры достигаются при рабочих температурах, не превышающих 60 - 70 °С [10]. При высоких температурах у светодиода может снизиться интенсивность излучения и время работы. Кроме того, по закону Вина, с ростом температуры длина волны пика излучения смещается. [11].

Одним из основных направлений решения таких проблем является снижение теплостойкости светодиодной лампы за счет применения материалов с высокой теплопроводностью и излучателей с относительно небольшим объемом и массой, но увеличенной удельной площадью облучающей поверхности.

Некоторые примеры конструкций таких радиаторов представлены в компьютерной модели излучателей со сложной формой поверхности. Модулированная синусоидальная форма вместо типичной прямоугольной формы излучателя обеспечивает многократное увеличение его поверхности теплового излучения и, следовательно, его эффективности утечки тепла. Типичным материалом подложки светодиодной лампы является алюминий, который является дешевым и обладает высокой теплопроводностью.

Светодиодные лампы встречаются сейчас практический в любой области человеческой деятельности и давно зарекомендовали себя, как эффективные светоизлучающие приборы  представлено компьютерное моделирование излучателей со сложной формой поверхности. Модулированная синусоидальная форма вместо типичной прямоугольной формы излучателя обеспечивает многократное увеличение его поверхности теплового излучения и, следовательно, эффективности утечки тепла.

Введение     3

1.Литературный обзор

1.1.Вывод коэффициента температуропроводности     6

1.2Алюмооксидная технология     14

2. Методика

2.1.Моделирование пористости     24

2.2 Процедура измерения   26

2.3 Описание метода измерения  35

3.Экспериментальная часть    40

3.1.Результаты и обсуждение     42

Заключение       46

Список литературы   47

1.       ГОСТ Р 57943-2017 (ИСО 22007-4:2008) Пластмассы.  Определение теплопроводности и температуропроводности

2.       Глаголев К.В., Морозов А.Н. Физическая термодинамика: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 272 с.

3.       Золотарев В.М., Никоноров Н.В., Игнатьев А.И. «Современные методы исследования оптических материалов» Часть 1. Учебное пособие, курс лекций. СПб: НИУ ИТМО, 2013. – 266 с.

4.       Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергия 1969.

5.       Коротких А.Г. Теплопроводность материалов: учебное пособие; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 97 с.

6.       Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Часть 1., том 5. Сивухин Д. В. Термодинамика и молекулярная физика (Общий курс физики; Том II). М.: Наука, 1990.

7.       Орлов М. Е. Теоретические основы теплотехники. Тепломассообмен : учебное пособие; Ульяновский гос. техн. ун-т. – Ульяновск : УлГТУ, 2013. – 204 с.

8.       Belyaev V V 2018 Elektronika: Nauka. Tekhnologiya. Business (Electronics: Science. Technology. Business) 8 113

9.       Belyaev A A, Belyaev V V and Nessemon K D 2019 Elektronika: Nauka. Tekhnologiya. Business (Electronics: Science. Technology. Business) 2 61

10.   Cen J, Li Z, Wang Y, Jiang F, Liao S and Liang F 2018 Advanced Cooling Technologies and Applications 53

11.   Chausov D N 2018 Journal of Physics: Conf. Series 996 012019

12.   Dadivanyan A K, Pashinina Y M, Belyaev V V, Chausov D N, Noah O V, Chigrinov V G 2012 Mol. Cryst. Liq. Cryst. 560 108

13.   Dadivanyan A K, Chausov D N, Noa O V, Belyaev V V, Chigrinov V G and Pashinina Y M 2012 Journal of experimental and theoretical physics 115 1100

14.   Dadivanyan A K, Chausov D N, Belyaev V V and Bugaev A S 2014 Dklady Physics 59 457

15.   Dadivanyan A K, Belyaev V V, Chausov D N, Stepanov A A, Smirnov A G, Tsybin A G and Osipov M A 2015 Mol. Cryst. Liq. Cryst. 611 117

16.   Deng Y and Liu J 2010 International Communications in Heat and Mass Transfer 37 7 788

17.   Gary Gordon, Interior Lighting for Designers. 5th Edition. Wiley. 2014.

18.   Kazak A V, Usol'Tseva N V, Sotsky V V, Yudin S G and Semeikin A S 2012 Langmuir 28 16951

19.   Kazak A V, Usol'tseva N V, Smirnova A I, Dyakova Yu A, Marchenkova M A, Nabatov B V, Tereschenko E Yu and Kholodkov I V 2015 Macroheterocycles 8 284

20.   Kazak A V, Usol’tseva N V, Smirnova A I, Bodnarchuk V V, Sul’yanov S N and Yablonskii S V 2016 Crystallography Reports 61 493

21.   Kazak А V, Zhukova L N, Kovaleva M I, Chausov D N, Kuznetsov M M and Gabdulsadykova G F 2018 Liq. Cryst. and their Appl. 18 74

22.   Kleymenov E P, Kuznetsov M M, Belyaev V V and Nessemon K D 2018 Vestnik Moskovskogo Energeticheskogo Instituta (Bulletin of MPEI) b 86

23.   Kozenkov V M, Spakhov A A, Belyaev V V, Chausov D N and Chigrinov V G 2018 Technical Physics 63 576.

24.   Li J, Tian W and Lv L 2016 Heat and Mass Transfer 52 8 1541

25.   Lu X-Y, Hua T-C, Liu M-J and Cheng Y-X 2009 Thermochimica Acta 493 1-2 25

26.   Luo X, Hu R, Liu S and Wang K 2016 Progress in Energy and Combustion Science 56 1-2 1

27.   Nessemon K D, Popov I V, Belyaev V V, Belyaev A A and Velichko V K 2018 Journal of Physics: Conference Series 996 6

28.   Oliva J, Mtz-Enriquez A I, Oliva A I, Ochoa-Valiente R, Garcia C R and 52 2 025103.

29.   Seo J-H and Lee M-Y 2018 Applied Thermal Engineering 143 438

30.   Tang Y, Lin L, Zhang S, Zeng J, Tang K, Chen G and Yuan W 2018 Energy conversion and management 151 1

31.   Usol'Tseva N, Bykova V, Zharnikova N, Alexandrov A, Semeikin A and Kazak A 2010 Mol. Cryst. Liq. Cryst. 525 184

32.   V.V. Belyaev, M.P. Scherbatova, I.V. Andriyanova, Modular LED lighying device. Patent of Russian Federation for a useful model No. 107572 (2011)

33.   V.V. Belyaev, O.L. Ershova, I.V. Popov, Heat removal device. Patents of Russian Federation for an industrial sample No. 85314-85319, 01.02.2013.

34.   Velichko V K, Nessemon K D, Belyaev V V, Mikhaleva E S, Belyaev A A, Besprozvannyi E D, Muzalevsky I V, Morozova O A, Yatsenko A N, Gorbunov A A and Zhachkin V A 2019 Procedia Computer Science 150 586

35.    Wang M, Tao H, Sun Z, Zhang C 2017 International Journal of Thermal Sciences 113 65

36.   Xiao C, Liao H, Wang Y, Li J and Zhu W 2017 Applied Thermal Engineering 111 1320