Система за охлажданеза LED
С непрекъснатото развитие на LED технологията, LED осветителните продукти получават все повече внимание.
В сравнение с традиционните източници на осветление, LED източниците на осветление са твърдотелни лампи със студена светлина, които имат предимствата на дълъг експлоатационен живот, висока светлинна ефективност, липса на излъчване, по-ниска консумация на енергия, добра устойчивост на удар и вибрации и по-висока безопасност. Днес, когато зеленото осветление обикновено се препоръчва по целия свят, светодиодите са широко предпочитани като нововъзникващ източник на зелено осветление.
Въпреки това, LED осветителните продукти са склонни към прегряване по време на употреба, особено някои високомощни LED осветителни продукти имат сериозни проблеми с нагряването. Светодиодите са чувствителни към висока температура компоненти. Ако генерират много топлина и температурата е твърде висока, това ще повлияе пряко на светлинния ефект, цветовата температура на светлината и т.н. И дори ще има сериозно въздействие върху нормалната употреба на LED осветителни продукти.
01 Ефектът на високата температура върху работата на LED осветителни продукти
Разсейването на топлината е важна характеристика, която LED осветителните продукти трябва да имат. В реалния живот LED осветителните продукти често се използват в различни среди, което също оказва голямо влияние върху ефективността на LED осветителните продукти. За да се подобри способността за разсейване на топлината на LED осветителните продукти, е необходимо да се проучи ефектът от високата температура върху производителността на LED осветителните продукти.
1.1 Високата температура причинява трайно увреждане на светодиодите
Като се имат предвид работните характеристики на светодиода, ако работната температура е по-висока от максималната температура, която светодиодът може да издържи, светлинната ефективност на светодиода ще спадне бързо и ще се образува силно затихване на светлината, което ще доведе до повреда на светодиода. Светодиодите са предимно капсуловани с прозрачна полисулфонова/епоксидна смола. Ако температурата на пиролизата е по-висока от температурата на преход на твърдото съдържание (обикновено 15 градуса), уплътняващият материал ще се превърне в колоидно състояние и коефициентът на топлинно разширение ще се повиши рязко, което ще доведе до отворена верига и повреда на светодиода.
1.2 Високата температура ще скъси живота на светодиода
Различните марки светодиоди имат различни характеристики на затихване на светлината. Производителите на светодиоди обикновено предоставят стандартни криви на затихване на светлината като основа за избор на LED продукти. Животът на светодиода е тясно свързан с разпадането на светлината. Колкото по-дълго се използва, толкова по-слаба ще бъде осветеността на светодиода, докато най-накрая изгасне. Обикновено животът на светодиода се определя като времето, когато светлинният поток на светодиода намалява с 30%. Високата температура ще причини разпадане на LED светлината и ще съкрати живота на LED.
(1) Дефектите, съществуващи в LED чипа, ще се разширят бързо при висока околна температура, докато нахлуят в зоната, излъчваща светлина, което води до голям брой нерадиационни центрове за рекомбинация, което значително влияе върху светлинната ефективност на LED. В среда с висока топлина, микродефекти в материала и бързо разпространяващи се примеси от интерфейса и платката също ще бъдат въведени в областта на излъчване на светлина, образувайки голям брой дълбоки енергийни нива, като по този начин ускоряват разпадането на светлината на LED устройството.
(2) Когато температурата е висока, прозрачният проводящ материал от епоксидна смола ще денатурира и ще пожълтее, което сериозно ще навреди на пропускането на светлина.
(3) Разпадането на светлината на фосфора също е основен фактор, влияещ върху разпадането на светлината на светодиодите, а разпадането на фосфора при високи температури е много силно.
1.3 Високата температура ще повлияе на светлинния ефект на LED
Някои параметри на съставните материали на LED ще се променят с околната температура, което ще доведе до промени в параметрите на LED устройството и ще повлияе директно на светлинния поток на LED. По принцип процесът на намаляване на светлинния поток с повишаване на температурата е обратим. Когато температурата на околната среда се върне към първоначалната температура, светлинният поток ще има увеличение на възстановяването. Това е така, защото когато температурата се върне към първоначалното състояние, вътрешните параметри на LED елемента вече не се променят и светлинният изход на LED може да се върне към стойността на първоначалното състояние. Светлинният поток на светодиода се разделя на студени лумени и горещи лумени, които представляват светлинния поток на светодиода при стайна температура и температура на околната среда, съответно.
Конкретните причини, поради които високата температура влияе върху светлинния ефект на светодиодите, са следните:
(1) С повишаването на температурата на околната среда концентрацията на електрони и дупки в LED осветителните продукти ще се увеличи, но подвижността на електроните ще намалее поради намаляването на ширината на забранената лента.
(2) С повишаването на температурата на околната среда вероятността за рекомбинация на електроните в потенциалната яма и радиацията в дупките ще бъде значително намалена, образувайки нерадиационна рекомбинация, като по този начин намалява вътрешната квантова ефективност на светодиода.
(3) Повишаването на температурата на околната среда ще измести пика на синята светлина на светодиода към посоката на дългите вълни, което води до несъответствие между дължината на вълната на излъчване на светодиода и дължината на вълната на възбуждане на фосфора, което води до намаляване на ефективност на извличане на външната светлина от светодиода.
(4) С повишаването на температурата на околната среда квантовата ефективност на фосфора намалява и светлинният поток намалява.
(5) Ефективността на силикагела е силно повлияна от температурата. Тъй като работната температура се повишава, топлинният стрес вътре в силикагела се увеличава и индексът на пречупване на силикагела намалява, което пряко влияе върху светлинната ефективност на светодиода.
02 Проблеми с разсейването на топлината на LED осветителни продукти
LED осветителните продукти обикновено имат проблеми с разсейването на топлината. Обратно, въпреки че лампите с нажежаема жичка и флуоресцентните лампи имат големи загуби на мощност, тези лампи могат да бъдат директно облъчвани от ултравиолетова светлина и източникът на топлина на източника на светлина е много малък. В енергията, консумирана от LED осветителни продукти, в допълнение към частта, преобразувана във видими източници на светлина, други източници на енергия се преобразуват в топлина.
В допълнение, малкият размер на LED пакета затруднява разсейването на топлината чрез конвекция и излъчване, като по този начин се натрупва голямо количество топлина.
2.1 Термичното разширение причинява огъване и напукване на частите
LED осветителните продукти са съставени от много части и материалите на различните части са различни, както и степента на термично разширение и свиване също е различна. По време на термично разширение материалите на компонентите ще се огънат и напукат, което ще доведе до лошо разсейване на топлината на продукта и сериозно ще намали ефективността на използване на LED продуктите.
2.2 Работни пречки на електронните схеми
Ако работната температура на компонентите на проводника се повиши, импедансът на захранването ще намалее и е лесно да влезете в порочен кръг от "повишаване на температурата - намаляване на импеданса - повишаване на напрежението - термично подобрение - повишаване на температурата" и дори изгаряне .
2.3 Високата температура води до влошаване на качеството на материала
Най-общо казано, металните материали, използвани в продуктите за LED осветление, лесно се окисляват и колкото по-висока е температурата, толкова по-бърза е скоростта на окисление. Високотемпературното окисляване може да съкрати живота на LED осветителните продукти.
03 Влияещи фактори върху характеристиките на разсейване на топлината на LED осветителни продукти
3.1 Влияние на посоката на вятъра върху характеристиките на разсейване на топлината на LED осветителни продукти
Изследователите проведоха експерименти за влиянието на посоката на вятъра върху разсейването на топлината на LED осветителни продукти. Най-общо казано, в симулационната среда в реалния свят има три типа посоки на вятъра: хоризонтална дясна, вертикална нагоре и вертикална надолу, като максималната скорост на вятъра няма да надвишава 1,50 m/s. По време на експеримента е необходимо да се гарантира, че LED осветителните продукти, използвани от различни групи, са абсолютно еднакви, с изключение на различните посоки на вятъра, всички други променливи трябва да останат непроменени. По време на експеримента обърнете внимание на измерването на температурата на LED осветителния продукт и изчислете скоростта на разсейване на топлината на LED осветителния продукт при различни ветрове. Чрез експерименти е установено, че в процеса на разсейване на топлината на LED осветителните продукти, той е силно повлиян от вертикалния вятър. Това е главно защото вертикалната посока на вятъра надолу е противоположна на посоката на естествената въздушна конвекция, което променя максималната температура на LED осветителните продукти.
3.2 Влияние на скоростта на вятъра върху характеристиките на разсейване на топлината на LED осветителни продукти
За да разберат ефекта от скоростта на вятъра върху ефективността на разсейване на топлината на LED осветителните продукти, изследователите също проведоха експерименти. В експеримента е необходимо да се гарантира, че външната среда е последователна и след това постепенно да се увеличи скоростта на вятъра. Когато посоката на вятъра е вертикално надолу и скоростта на вятъра е малка, максималната температура на LED осветителния продукт е по-висока; тъй като скоростта на вятъра се увеличава, температурата на LED осветителния продукт постепенно ще намалява.
04 Контрамерки за оптимизиране на разсейването на топлината за LED осветителни продукти
При проектирането на структурата за разсейване на топлината на LED осветителните продукти, колкото по-малък е броят на структурните слоеве, толкова по-тънка е дебелината на слоя, колкото по-голям е обемът на слоя, толкова по-голяма е топлопроводимостта на материала и толкова по-добро е разсейването на топлината . В допълнение, формата на лампата трябва да изберете правоъгълен блок или пръстен. Дизайнът на разсейване на топлината на LED осветителните продукти трябва да следва принципа на проектиране на пасивни радиатори и активни радиатори като допълнение и да минимизира или елиминира активните методи за разсейване на топлината.
4.1 Разумен избор на радиатор
При опаковането на светодиоди няма директна връзка с радиатори или електрически вентилатори, а захранващите платки на светодиодите генерират много топлина, което прави охлаждането и разсейването на топлината на продуктите за LED осветление много труден проблем. В тази връзка е необходим разумен избор на радиатори. Радиаторът може да разшири взаимната контактна площ между повърхността на LED осветителния продукт и вътрешния въздух, като по този начин подобрява ефективността на охлаждане и разсейване на топлината на LED осветителния продукт.
4.1.1 Избор на перки
Обикновено външната повърхност на радиатора е машинно обработена в перки. Има много видове перки и броят, позицията, спецификацията, ъгълът на наклона и дебелината на перките трябва да бъдат внимателно подбрани според нуждите. В допълнение към обикновената линейна форма, перките също имат вълнообразна, спирална, продълговата и пресечена форма. Производствената цел на всяка форма е да улесни конвекцията на въздуха в помещенията, промиването на дъждовна вода и т.н., за да се получи най-добър ефект на разсейване на топлината. .
Производителите използват основно методи за синтероване и набраздяване за производство на радиатори. Спечените топлинни тръби със същата спецификация имат същата производителност като набраздените топлинни тръби. Сред тях, когато топлинната тръба е синтерована, голямо количество меден прах ще се използва като пълнител, което води до малък капилярен диаметър на топлинната тръба и малка мощност на проникване. Когато ширината на синтерованата топлинна тръба се увеличи, ефектът на топлопроводимост на топлинната тръба ще бъде отслабен. Следователно е необходимо да изберете подходящите перки и топлинни тръби за използване. Например, като много типично LED осветително устройство, методи за разсейване на топлината като топлинна тръба плюс ребра, топлинна тръба с парна камера плюс ребра и т.н. се използват при използването на LED улични светлини, за да се подобри ефективността на разсейване на топлината на уличните светлини.
4.1.2 Избор на материал
Сред материалите на радиатора топлопроводимостта на медта е по-добра от тази на алуминия, но скоростта на разсейване на топлината на медта е по-бавна от тази на алуминия. Следователно може да се използва нов медно-алуминиев композитен радиатор чрез комбиниране на предимствата на медта и алуминия. В медно-алуминиевия композитен радиатор медта може бързо да пренесе високата топлина, генерирана от светодиода, към алуминия и след това високата топлина се разсейва от ребрата от алуминиева сплав, като по този начин подобрява ефективността на разсейване на топлината.
4.1.3 Избор на радиаторни тръби
Тръбата на радиатора е важна част от радиатора. Когато нагревателният край на радиатора току-що се нагрее, водата близо до стената на тръбата незабавно ще се изпари, образувайки голямо количество водна пара, което увеличава налягането на тази част. Водната пара ще се придвижи към края на охлаждането, задвижвана от водното налягане. Когато потокът от пари достигне охлаждащия край, той кондензира в течно състояние, освобождава голямо количество топлинна енергия и след това достига транспирационния нагревателен край чрез капилярна сила, за да завърши цикъл.
За някои LED осветителни продукти с висока консумация на енергия и високи изисквания към радиаторите, металните топлинни тръби могат да бъдат избрани като радиаторни тръби. LED осветителните продукти ще генерират много топлина по време на работа и когато топлината се предава вътре в LED осветителните продукти, тя ще бъде директно прехвърлена към металната топлинна тръба през радиатора. Тъй като металната топлинна тръба се нагрява, не се губи топлина по време на пренос на топлина. Топлинната енергия може да се генерира вътре в кондензационната секция на топлинната тръба и топлинната енергия може да се транспортира до вътрешността на топлинната тръба и постепенно да се прехвърли към диспергиращия лист метален материал чрез ефекта на топлопроводимост. Топлинната енергия може да се разсее от диспергиращия лист от метален материал чрез естествения процес на топлинно разпространение на диспергиращия лист и околния охлаждащ въздух.
4.2 Разумен дизайн на радиатора
В действителния дизайн на радиатора обикновено се приема комбинацията от външен радиатор и корпус на лампата и комбинацията от вграден радиатор и вентилатор с контролирана температура. Топлината, генерирана от LED устройството, може да бъде преместена към интегралната платка през запечатаните проводници и след това да се разсее през радиатора; топлинната енергия, генерирана от захранващата платка, може директно да се разпръсне навън през радиатора през въздуха и пълнежните материали около интегралната платка. За да се елиминират факторите, влияещи върху ефективността на преноса на топлина в пътя за пренос на топлина, може да се използва материал с по-добра топлопроводимост в пътя за пренос на топлина, обемът на напречното сечение на пътя може да се увеличи или може да се използва топлопроводим лубрикант се нанася, така че да няма празнини в ставите на продуктите. Ако охлаждащите ребра не са в състояние да разсейват топлината навън, много топлина може да се натрупа вътре в LED устройството. В тази връзка е необходимо да се вземат мерки за оптимизиране на повърхностната структура на охлаждащите ребра. Типичен метод е да се монтират повече перки на повърхността, за да се увеличи площта на разсейване на топлината на радиатора.
4.3 Изберете процеса на опаковане според действителната ситуация
Вътрешната топлина, генерирана от светодиода, може да бъде предадена към металната платка през адхезивния слой и след това предадена от платката към радиатора през адхезивния слой и след това излъчена към околната среда. Процесът на запечатване, свързващият материал и материалът на субстрата са ключовите точки на LED дизайна за разсейване на топлината. Топлинната енергия, генерирана от светодиода, трябва да се прехвърли към Si субстрата през свързващия слой и след това да се прехвърли към металната опорна основа чрез Si субстрата и свързващия материал. Структурата трябва да има добри електрически и термични свойства.
4.4 Изберете правилния свързващ материал
За да се подобри капацитетът за разсейване на топлината на LED осветителните продукти, е необходимо да се изберат подходящи свързващи материали и да се свърши добра работа в основния дизайн на LED осветителните продукти. Най-общо казано, LED осветителните продукти ще използват лепилни материали, а лепилните материали ще бъдат повлияни от външната температура и влажност. С непрекъснатото развитие на науката и технологиите хората също са подобрили адхезионните материали. Когато проектирате LED осветителни продукти, можете да изберете подходящи свързващи материали според действителната ситуация на осветителните продукти, да подобрите топлопроводимостта и електрическата проводимост на свързващите материали, да опростите вътрешната им структура и да подобрите капацитета за разсейване на топлината на LED осветителните продукти.
05 Заключение
С развитието на науката и технологиите, за да се реши проблемът с разсейването на топлината на LED осветителните продукти, е необходимо да се изберат подходящи строителни материали като метални топлинни тръби според действителната ситуация. Когато използват LED осветителни продукти, потребителите трябва не само да обърнат внимание на ефективността на разсейване на топлината на продуктите, но също така да обърнат внимание на влиянието на факторите на околната среда върху разсейването на топлината на продуктите на LED осветителните тела.
Популярни тагове: алуминиеви ребра радиатори за led осветление, Китай, доставчици, производители, фабрика, персонализирани, безплатна проба, произведено в Китай, Меден скидиран радиатор
