Hladilnikza LED
Z nenehnim razvojem tehnologije LED so izdelki LED razsvetljave deležni vse več pozornosti.
V primerjavi s tradicionalnimi viri svetlobe so viri LED svetlobe polprevodniške sijalke s hladno svetlobo, ki imajo prednosti dolge življenjske dobe, visoke svetlobne učinkovitosti, brez sevanja, manjše porabe energije, dobre odpornosti na udarce in vibracije ter večje varnosti. Danes, ko se zelena razsvetljava na splošno zagovarja po vsem svetu, je LED na splošno priljubljena kot nastajajoči vir zelene razsvetljave.
Vendar pa so izdelki LED za razsvetljavo nagnjeni k pregrevanju med uporabo, zlasti nekateri izdelki z visoko močjo LED za razsvetljavo imajo resne težave s segrevanjem. LED so komponente, občutljive na visoke temperature. Če proizvajajo veliko toplote in je temperatura previsoka, bo to neposredno vplivalo na svetlobni učinek, barvno temperaturo svetlobe itd. In celo resno vplivalo na običajno uporabo izdelkov LED za razsvetljavo.
01 Vpliv visoke temperature na delovanje izdelkov za razsvetljavo LED
Odvajanje toplote je pomembna lastnost, ki jo morajo imeti izdelki LED razsvetljave. V resničnem življenju se izdelki LED za razsvetljavo pogosto uporabljajo v različnih okoljih, kar prav tako močno vpliva na učinkovitost izdelkov za razsvetljavo LED. Da bi povečali sposobnost odvajanja toplote izdelkov za razsvetljavo LED, je treba preučiti učinek visoke temperature na delovanje izdelkov za razsvetljavo LED.
1.1 Visoka temperatura povzroči trajne poškodbe LED
Če upoštevamo delovne značilnosti LED, če je delovna temperatura višja od najvišje temperature, ki jo LED lahko prenaša, bo svetlobni izkoristek LED hitro padel in nastal bo močan upad svetlobe, kar bo povzročilo poškodbe LED. LED diode so večinoma obložene s prozorno polisulfonsko/epoksi smolo. Če je temperatura pirolize višja od prehodne temperature trdne vsebine (običajno 15 stopinj), se bo tesnilni material preoblikoval v koloidno stanje in koeficient toplotnega raztezanja se bo močno povečal, kar bo povzročilo odprt krog LED in poškodbe.
1.2 Visoka temperatura skrajša življenjsko dobo LED
Različne znamke LED imajo različne lastnosti upadanja svetlobe. Proizvajalci LED na splošno zagotavljajo standardne krivulje upada svetlobe kot osnovo za izbiro izdelkov LED. Življenjska doba LED je tesno povezana z upadom svetlobe. Dlje ko se uporablja, manjša bo osvetlitev LED, dokler se končno ne ugasne. Na splošno je življenjska doba LED diode opredeljena kot čas, ko se svetlobni tok LED diode zmanjša za 30 %. Visoka temperatura bo povzročila upad LED svetlobe in skrajšala življenjsko dobo LED.
(1) Napake, ki obstajajo v čipu LED, se bodo hitro razširile pri visoki temperaturi okolice, dokler ne bodo vdrle v območje oddajanja svetlobe, kar bo povzročilo veliko število nesevalnih rekombinacijskih centrov, kar močno vpliva na svetlobno učinkovitost LED. V okolju z visoko vročino se mikronapake v materialu in hitro širijo nečistoče iz vmesnika in plošče prav tako vnesejo v območje oddajanja svetlobe, kar tvori veliko število globokih energijskih nivojev, s čimer se pospeši razpad svetlobe LED naprava.
(2) Ko je temperatura visoka, bo prozorna prevodna epoksidna smola denaturirala in postala rumena, kar bo resno poškodovalo njegovo zmogljivost prenosa svetlobe.
(3) Svetlobni razpad fosforjev je tudi glavni dejavnik, ki vpliva na svetlobni razpad LED, razpad fosforjev pri visokih temperaturah pa je zelo močan.
1.3 Visoka temperatura bo vplivala na svetlobni učinek LED
Nekateri parametri sestavnih materialov LED se bodo spremenili s temperaturo okolja, kar bo povzročilo spremembe parametrov LED naprave in neposredno vplivalo na svetlobno moč LED. Na splošno je proces zmanjševanja svetlobnega toka z naraščajočo temperaturo reverzibilen. Ko se temperatura okolice vrne na začetno temperaturo, se bo svetlobni tok obnovil. To je zato, ker ko se temperatura vrne v začetno stanje, se notranji parametri LED elementa ne spreminjajo več in svetlobni izhod LED se lahko vrne na vrednost začetnega stanja. Svetlobni tok LED je razdeljen na hladne lumne in vroče lumne, ki predstavljajo svetlobni tok LED pri sobni temperaturi oziroma temperaturi okolja.
Posebni razlogi, zakaj visoka temperatura vpliva na svetlobni učinek LED, so naslednji:
(1) Z zvišanjem temperature okolja se bo koncentracija elektronov in lukenj v izdelkih za razsvetljavo LED povečala, vendar se bo mobilnost elektronov zmanjšala zaradi zmanjšanja širine prepovedanega pasu.
(2) Ko se temperatura okolice poveča, se bo verjetnost rekombinacije elektronov v potencialni jami in sevanja v luknjah močno zmanjšala, kar bo povzročilo nesevalno rekombinacijo, s čimer se bo zmanjšala notranja kvantna učinkovitost LED.
(3) Povišanje temperature okolice bo vrh modre svetlobe LED premaknilo v dolgovalovno smer, kar bo povzročilo neusklajenost med emisijsko valovno dolžino LED in vzbujevalno valovno dolžino fosforja, kar bo povzročilo zmanjšanje učinkovitost ekstrakcije zunanje svetlobe z LED.
(4) Ko se temperatura okolice poveča, se kvantna učinkovitost fosforja zmanjša in svetilnost se zmanjša.
(5) Na delovanje silikagela močno vpliva temperatura. Ko se delovna temperatura poveča, se toplotna napetost znotraj silikagela poveča, lomni količnik silikagela pa se zmanjša, kar neposredno vpliva na svetlobno učinkovitost LED.
(hladilnik z aluminijastimi rebri)
02 Težave z odvajanjem toplote izdelkov LED za razsvetljavo
Izdelki LED za razsvetljavo imajo na splošno težave z odvajanjem toplote. V nasprotju s tem, čeprav imajo žarnice z žarilno nitko in fluorescenčne sijalke velike izgube moči, so te sijalke lahko neposredno obsevane z ultravijolično svetlobo, vir toplote svetlobnega vira pa je zelo majhen. V energiji, ki jo porabijo izdelki LED razsvetljave, se poleg dela, ki se pretvori v vire vidne svetlobe, drugi viri energije pretvorijo v toploto.
Poleg tega majhnost paketa LED otežuje odvajanje toplote s konvekcijo in sevanjem, s čimer se akumulira velika količina toplote.
2.1 Toplotna ekspanzija povzroči upogibanje in razpoke delov
Izdelki za razsvetljavo LED so sestavljeni iz številnih delov, materiali različnih delov pa so različni, različna pa je tudi stopnja toplotnega raztezanja in krčenja. Med toplotnim raztezanjem se materiali sestavnih delov upognejo in počijo, kar povzroči slabo odvajanje toplote izdelka in resno zmanjša učinkovitost uporabe izdelkov LED.
2.2 Ovire pri delovanju elektronskih vezij
Če se delovna temperatura komponent prevodnika poveča, se bo impedanca napajalnika zmanjšala in zlahka vstopite v začaran krog "dvig temperature - zmanjšanje impedance - dvig napetosti - toplotna izboljšava - dvig temperature" in celo izgorite .
2.3 Visoka temperatura vodi do poslabšanja kakovosti materiala
Na splošno je kovinske materiale, ki se uporabljajo v izdelkih za razsvetljavo LED, enostavno oksidirati in višja kot je temperatura, hitrejša je stopnja oksidacije. Visokotemperaturna oksidacija lahko skrajša življenjsko dobo izdelkov za razsvetljavo LED.
03 Vplivni dejavniki na učinkovitost odvajanja toplote izdelkov LED za razsvetljavo
3.1 Vpliv smeri vetra na učinkovitost odvajanja toplote izdelkov LED za razsvetljavo
Raziskovalci so izvedli eksperimente o vplivu smeri vetra na odvajanje toplote izdelkov LED za razsvetljavo. Na splošno so v simulacijskem okolju v realnem svetu tri vrste smeri vetra: vodoravno desno, navpično navzgor in navpično navzdol, največja hitrost vetra pa ne bo presegla 1,50 m/s. Med poskusom je treba zagotoviti, da so izdelki LED razsvetljave, ki jih uporabljajo različne skupine, popolnoma enaki, razen različnih smeri vetra, vse druge spremenljivke morajo ostati nespremenjene. Med poskusom bodite pozorni na merjenje temperature izdelka za razsvetljavo LED in izračunajte stopnjo odvajanja toplote izdelka za razsvetljavo LED pod različnimi vetrovi. S poskusi je bilo ugotovljeno, da na proces odvajanja toplote izdelkov LED razsvetljave močno vpliva navpični veter. To je predvsem zato, ker je navpična smer vetra navzdol nasprotna smeri naravne konvekcije zraka, kar spremeni najvišjo temperaturo izdelkov za razsvetljavo LED.
3.2 Vpliv hitrosti vetra na učinkovitost odvajanja toplote izdelkov LED za razsvetljavo
Da bi razumeli učinek hitrosti vetra na učinkovitost odvajanja toplote izdelkov LED za razsvetljavo, so raziskovalci izvedli tudi poskuse. V poskusu je treba zagotoviti, da je zunanje okolje dosledno, nato pa postopoma povečati hitrost vetra. Ko je smer vetra navpično navzdol in je hitrost vetra majhna, je najvišja temperatura izdelka za osvetlitev LED višja; ko se hitrost vetra poveča, se bo temperatura izdelka LED razsvetljave postopoma znižala.
04 Protiukrepi za optimizacijo odvajanja toplote za izdelke LED za razsvetljavo
Pri načrtovanju strukture odvajanja toplote izdelkov za razsvetljavo LED, manj ko je strukturnih plasti, tanjša je debelina plasti, večja je prostornina plasti, večja je toplotna prevodnost materiala in boljše je odvajanje toplote. . Poleg tega mora biti oblika svetilke izbrana v obliki pravokotnega bloka ali obroča. Zasnova odvajanja toplote izdelkov LED za razsvetljavo mora slediti načelu zasnove pasivnih hladilnih odvodov in aktivnih hladilnih odvodov kot dopolnilo ter zmanjšati ali odpraviti metode aktivnega odvajanja toplote.
4.1 Razumna izbira hladilnega telesa
Pri pakiranju LED diod ni neposredne povezave s toplotnimi odvodi ali električnimi ventilatorji, napajalna vezja LED diod pa proizvajajo veliko toplote, zaradi česar sta hlajenje in odvajanje toplote izdelkov LED za razsvetljavo zelo težaven problem. V zvezi s tem je potrebna razumna izbira hladilnih teles. Hladilno telo lahko razširi medsebojno kontaktno površino med površino izdelka za razsvetljavo LED in zrakom v zaprtih prostorih, s čimer izboljša učinkovitost hlajenja in odvajanja toplote izdelka za razsvetljavo LED.
4.1.1 Izbira plavuti
Običajno je zunanja površina hladilnega telesa obdelana v rebra. Obstaja veliko vrst plavuti, zato je treba število, položaj, specifikacijo, kot naklona in debelino plavuti skrbno izbrati glede na potrebe. Poleg navadne linearne oblike imajo plavuti tudi valovito, spiralno, podolgovato in frustumsko obliko. Namen izdelave vsake oblike je olajšati konvekcijo zraka v zaprtih prostorih, splakovanje deževnice itd., da se doseže najboljši učinek odvajanja toplote. .
Proizvajalci za proizvodnjo toplotnih odvodov večinoma uporabljajo metode sintranja in žlebljenja. Sintrane toplotne cevi z enakimi specifikacijami imajo enako zmogljivost kot toplotne cevi z utori. Med njimi bo pri sintranju toplotne cevi kot polnilo uporabljena velika količina bakrenega prahu, kar ima za posledico majhen kapilarni premer toplotne cevi in majhno prebojno moč. Ko se širina sintrane toplotne cevi poveča, bo učinek toplotne prevodnosti toplotne cevi oslabljen. Zato je treba izbrati ustrezna rebra in toplotne cevi za uporabo. Na primer, kot zelo tipična naprava za razsvetljavo LED se metode odvajanja toplote, kot so toplotna cev in rebra, toplotna cev parne komore in rebra, itd. uporabljajo pri uporabi uličnih luči LED za izboljšanje učinkovitosti odvajanja toplote uličnih luči.
4.1.2 Izbira materiala
Med materiali hladilnega telesa je toplotna prevodnost bakra boljša od aluminija, vendar je hitrost odvajanja toplote pri bakru počasnejša kot pri aluminiju. Zato je mogoče uporabiti novo hladilno telo iz bakra in aluminija, ki združuje prednosti bakra in aluminija. V kompozitnem hladilnem telesu baker-aluminij lahko baker hitro prenese visoko toploto, ki jo ustvari LED, na aluminij, nato pa visoko toploto odvajajo rebra iz aluminijeve zlitine, s čimer se izboljša učinkovitost odvajanja toplote.
4.1.3 Izbira toplotnih cevi
Cev hladilnika je pomemben del hladilnika. Ko se grelni konec hladilnega telesa le segreje, bo voda v bližini stene cevi takoj izhlapela, pri čemer bo nastala velika količina vodne pare, ki poveča tlak tega dela. Vodna para se bo premaknila na hladilni del, ki ga poganja vodni tlak. Ko tok hlapov doseže konec hlajenja, kondenzira v tekoče stanje, sprosti veliko količino toplotne energije in nato doseže konec transpiracijskega ogrevanja skozi kapilarno silo, da zaključi cikel.
Za nekatere izdelke LED za razsvetljavo z visoko porabo energije in visokimi zahtevami glede toplotnih odvodov lahko kot cevi za odvod toplote izberete kovinske toplotne cevi. Izdelki LED za razsvetljavo bodo med delovanjem proizvedli veliko toplote, in ko se toplota prenaša znotraj izdelkov za razsvetljavo LED, se bo skozi hladilno telo neposredno prenesla na kovinsko toplotno cev. Ker se kovinska toplotna cev segreje, se med prenosom toplote ne izgubi toplota. Toplotna energija se lahko ustvari znotraj kondenzacijskega odseka toplotne cevi, toplotna energija pa se lahko prenese v notranjost toplotne cevi in postopoma prenese na razpršilni list kovinskega materiala z učinkom toplotne prevodnosti. Toplotna energija se lahko odvaja od razpršilne plošče kovinskega materiala z naravnim postopkom toplotnega širjenja razpršilne plošče in okoliškega hladilnega zraka.
4.2 Razumna zasnova radiatorja
Pri dejanski zasnovi radiatorja je na splošno sprejeta kombinacija zunanjega radiatorja in ohišja svetilke ter kombinacija vgrajenega radiatorja in ventilatorja z nadzorovano temperaturo. Toplota, ki jo ustvari LED naprava, se lahko premakne na ploščo integriranega vezja skozi zatesnjene vodnike in nato odvede skozi hladilno telo; toplotna energija, ki jo ustvari plošča močnostnega vezja, se lahko neposredno razprši navzven skozi hladilno telo skozi zrak in polnilne materiale okoli plošče integriranega vezja. Da bi odpravili dejavnike, ki vplivajo na učinkovitost prenosa toplote v poti prenosa toplote, lahko v poti prenosa toplote uporabimo material z boljšo toplotno prevodnostjo, povečamo prostornino preseka poti ali toplotno prevodno mazivo. nanesti tako, da na spojih izdelkov ni vrzeli. Če hladilna rebra ne morejo odvajati toplote navzven, se lahko v napravi LED nabere veliko toplote. V zvezi s tem je treba sprejeti ukrepe za optimizacijo površinske strukture hladilnih reber. Tipična metoda je namestitev več reber na površino, da se poveča površina odvajanja toplote radiatorja.
4.3 Izberite postopek pakiranja glede na dejansko stanje
Notranja toplota, ki jo ustvari LED, se lahko prenese na kovinsko vezje skozi lepilno plast, nato pa se prenese iz vezja v hladilno telo skozi lepilno plast in nato seva v okolico. Postopek tesnjenja, vezni material in material substrata so ključne točke zasnove LED za odvajanje toplote. Toplotno energijo, ki jo ustvari LED, je treba prenesti na Si substrat skozi povezovalni sloj in nato prenesti na kovinsko podlago skozi Si substrat in vezni material. Struktura mora imeti dobre električne in toplotne lastnosti.
4.4 Izberite pravi vezni material
Da bi izboljšali zmogljivost odvajanja toplote izdelkov za razsvetljavo LED, je treba izbrati ustrezne materiale za lepljenje in dobro opraviti osnovno zasnovo izdelkov za razsvetljavo LED. Na splošno bodo izdelki LED za razsvetljavo uporabljali lepilne materiale, na lepilne materiale pa bosta vplivala zunanja temperatura in vlažnost. Z nenehnim razvojem znanosti in tehnologije so ljudje izboljšali tudi adhezijske materiale. Pri oblikovanju izdelkov za razsvetljavo LED lahko izberete ustrezne materiale za lepljenje glede na dejansko stanje izdelkov za razsvetljavo, izboljšate toplotno prevodnost in električno prevodnost materialov za razsvetljavo, poenostavite njihovo notranjo strukturo in izboljšate zmogljivost odvajanja toplote izdelkov za razsvetljavo LED.
05 Zaključek
Z razvojem znanosti in tehnologije je treba za rešitev problema odvajanja toplote izdelkov za razsvetljavo LED izbrati ustrezne konstrukcijske materiale, kot so kovinske toplotne cevi, glede na dejansko stanje. Pri uporabi izdelkov za razsvetljavo LED naj bodo uporabniki pozorni ne le na zmogljivost odvajanja toplote izdelkov, temveč tudi na vpliv okoljskih dejavnikov na odvajanje toplote izdelkov za razsvetljavo LED.
Priljubljena oznake: aluminijasta lupinasta rebra hladilniki za led razsvetljavo, Kitajska, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, po meri, brezplačen vzorec, izdelano na Kitajskem
