电子和照明设备开发中的热仿真与热管理

在现代开发过程中，热管理是一项核心挑战——尤其是在高功率组件（如电子组件、功率电子和 LED 照明设备）方面。借助 3D-CFD（计算流体动力学）仿真和基于 FEM（有限元法）的热分析，可以对包括电子设备、照明设备和嵌入式系统在内的各种组件进行精确的热分析和冷却。.

详细传热机理

一个逼真的模拟考虑了所有相关的传热机制：

• 热传导 (传导)： 对固体（如印刷电路板（PCB）、散热器和外壳材料）导热性的量化，可以有针对性地选择热优化的材料和材料组合。.
• 热辐射 (辐射): 基于发射率和表面温度计算红外辐射的发射尤其适用于高温和真空环境。.
• 自由对流（自然对流）： 没有主动冷却元件，空气循环仅通过加热流体中的密度差产生——非常适合静音、低维护的设计。.
• 强制对流 风机、鼓风机或泵能产生定义的空气流或液体流，并显著提高传热效率。仿真可以优化气流路径、管道几何形状和风机位置。.

制冷概念及其模拟评估

在制造物理原型之前，将对各种冷却策略进行虚拟评估，从被动空气冷却、主动强制风冷到液体冷却和热管。关键绩效指标，如最高组件温度、温度梯度、热阻以及符合 IEC、JEDEC 或 UL 标准的限制值，是关键的评估标准。.

开发过程中的早期功能保证

通过在开发早期阶段集成热仿真——从概念设计到细节设计再到准备量产——可以避免代价高昂的重新设计和热引起的故障。仿真能够提供关于寿命、可靠性和温度限制（例如，半导体的 Tjunc 或 LED 模块的 Tc 值）的可靠声明，这些声明可直接用于设计。.

这确保了产品功能在开发过程中得到可靠的保证——在第一个原型出现很久之前。.