Високомощни светодиоди (LED) могат да бъдат 350 миливата или по-силни в един светодиод. По-голямата част от енергията в LED се превръща в топлина, а не светлина (около 70% топлина и 30% светлина). Ако топлината не може да се разсее, Светодиодните светлини светят при много високи температури. Това не само понижава ефективността, но също така съкращава живота на СВЕТОДИОДНИТЕ. Ето защо, топлинното управление на светодиоди с висока мощност е съществена област на научноизследователска и развойна дейност. Необходимо е да се ограничи температурата на кръстовището на стойност, която осигурява желаната LED живот.
Пренос на топлина
За да се поддържа ниска температура на заключване слой, който поддържа високата мощност на LED, трябва да се обмисли всяка възможност за отвеждане на топлината от светодиоди. Топлопроводимост (редукция), отстраняване на топлината по въздух (конвекция) и радиация са трите възможности за пренос на топлина. Обикновено, светодиоди са капсулирани в прозрачна смола, което е лош топлинен проводник. Почти цялата генерирана топлина се преминава през гърба на чипа. Топлината се генерира от p-n прехода от електрическа енергия, която не е превърната в полезна светлина. Тя достига точката на запояване през дълго разстояние от точката на свързване, точката на запояване към платката и платката към радиатора и след това се насочва към атмосферата на външната среда.
Температурата на преградата е по-ниска, ако термичния импеданс е по-малък или температурата на околната среда е по-ниска За да се увеличи максимално полезният диапазон на стайна температура за дадена загуба, общата устойчивост на топлината от точката на свързване към околната среда трябва да бъде сведена до минимум.
Стойностите на съпротивлението на топлината варират значително в зависимост от материала и прилежащите компоненти. Например, RJC ( топлоустойчивост бариера слой за корпус) варира от 2,6 ° c/W до 18 ° c/w в зависимост от производителя на LED. Топлинното съпротивление на материала за термична проводимост (също TIM: материал за термичен интерфейс) също варира в зависимост от вида на избрания материал. Guying TIMs са епоксидни, топлинна паста, лепило и Лот. Високоенергийните светодиоди често се монтират на метални платки (MCPCBs), прикрепени към радиатор. Топлината преминава през металната модулна плоча и топлопроводящ радиатор се разсейва от конвекция и радиация. В допълнение към дизайна и дизайна на охлаждащото тяло, повърхностното гладкост и качеството на всеки компонент, налягането, контактната повърхност, видът на термопроводната материя и дебелината му са. Това са параметри за топлоустойчивост или охлаждане на LED чрез топлинно отстраняване.
Пасивно охлаждане
Факторите за пасивно охлаждане за ефективно управление на топлината на светодиоди с висока мощност са:
Термичен проводник
Термокондукторът обикновено се използва за свързване на LED към дъската и дъската към радиатора. Използването на термичен проводник може допълнително да оптимизира топлинната мощност.
Радиатор
Топлинни поглътители допринасят значително за отстраняването на топлината. Той функционира като проводник, който насочва топлината от СВЕТОДИОДНИЯ източник към външната среда. Топлинни поглътители могат да извлекат енергия по три начина: топлинна проводимост (намаляване: топлинен трансфер в или от един твърд към друг), конвекция (пренос на топлина от един твърд към движещ се флуид, за повечето Светодиодни приложения е Течността на атмосферния въздух) или радиация (пренос на топлина на две тела с различни повърхностни температури чрез топлинна радиация).
- Материал:
Топлинната проводимост на материала, който създава радиатора, пряко влияе върху загубата на топлинна проводимост. Обикновено, алуминий се използва, защото на много добра стойност за пари. В случай на плоски охладители често се използва мед, въпреки високата покупна цена. Новите материали включват термопластични продукти, които се използват, когато изискванията за разсейване на топлината са по-ниски от нормалното (напр. често в домашни условия) или сложните форми в процеса на леене при пръскане имат смисъл. Графитните разтвори често имат по-ефективен топлинен трансфер (не термопроводимост) от медта с по-ниско тегло от алуминиевия. Графит се счита за екзотично решение за охлаждане и е по-скъпо да се произвеждат. Топлинни тръби могат да се добавят към алуминий или медни охладители за намаляване на дисперсионното съпротивление.
- Форма:
Трансферът на топлина се извършва на повърхността на охладителя. Ето защо, топлинни мивки трябва да бъдат проектирани да имат голяма площ. Това може да се постигне чрез използване на голям брой фини ребра или чрез разширяване на самия радиатор.
Въпреки че по-голямата повърхност води до по-добро охлаждане, трябва да има достатъчно пространство между ребрата, за да се създаде значителна температурна разлика между охлаждащото ребро и околния въздух. Ако ребрата са твърде близо един до друг, въздухът между тях може да има почти същата температура като ребрата, така че не се извършва пренос на топлина. В резултат на това повече охладителни ребра не водят непременно до повече охладителна енергия.
- Текстура:
Топлинната радиация на охладители е функция на повърхностна текстура, особено при по-високи температури. Боядисана повърхност е с по-голямо ниво на емисиите от ярка, нелакирана повърхност. Ефектът е най-забележителен за плитки охладители, където около една трета от топлината се разсейва от радиация. В допълнение, оптимална плоска контактна повърхност позволява използването на по-тънка топлинна проводимост паста, която намалява съпротивлението на топлината между радиатора и LED източник. От друга страна, анодиране или етачването също така намалява топлинното съпротивление.
- Метод на инсталиране:
Охлаждащите крепежни елементи на тялото с винтове или пера често са по-добри от конвенционалните клипове, термичен проводник или тиксо. За пренос на топлина между LED източници над 15 вата и LED охладители, се препоръчва да се използва високотоплинен проводящ интерфейс материал (TIM), който има устойчивост на топлина над интерфейса на по-малко от 0,2 K/W. В момента най-често използваният метод е фаза на промяна на материала, който се прилага при стайна температура под формата на солидна възглавница, но след това се преобразува в гъста желатинна течност, веднага след като се покачи над 45 º C.
Топлинни тръби и парни камери
Топлинни тръби и парни камери имат пасивни ефекти и техните възможности за топлинна проводимост са много ефективни от 10 000 до 100 000 W/mK. Те предлагат следните предимства в LED управление на топлината:
- Транспортира топлината до друг радиатор с минимален спад на Температурата
- Изотермизира топлинния контрол чрез естествена конвекция, увеличавайки ефективността и намалява размера му. Това е случай , известен в който добавянето на пет топлинни тръби намалява топлината топлопоток маса с 34% от 4,4 кг до 2,9 кг.
- Високият топлинен поток директно под светодиоден LED в по-нисък топлинен поток, който може да се разсее по-лесно.
PCB (стегнат: пресована платка)
- Какво е това?
MCPPCB (метална сърцевина PCB) са дъски, които съдържат неблагородни метали материал за разпределение на топлината като неразделна част от платката. Металната сърцевина обикновено се състои от алуминиева сплав. MCPCB има предимството на диелектричен полимер слой с висока топлинна проводимост.
- Разделяне:
Отделянето на светодиодната схема на водача от LED дъската предотвратява топлината, генерирана от водача, от увеличаване на температурата на СВЕТОДИОДНИЯ заключващ слой.
Платинено покритие
- Процес на допълване:
На ПХБ, проводими вещества се прилагат към материала на носителя по време на производствения процес за създаване на проводима структурна повърхност. Кондукторът се нанася само върху изображението на предварително определен проводник. За разлика от това, това е гравирано в процеса на подтеглителна. По принцип, има директна връзка с алуминиев радиатор; Например, не е необходим допълнителен материал за термалната връзка за веригата. Това намалява топлопроводимите слоеве и топлинната повърхност. Етапите на обработка, типовете материали и материални количества се намаляват.
Алуминиеви стълба плочи (известни още като “ИСП” платки за изолирани метални субстрати)-тя увеличава термична връзка и осигурява високо Диелектрично проникване напрежение. Материалите понасят топлината до 600 ° C. Веригите са директно прикрепени към алуминиевите субстрати, така че не се изискват материали за термична проводимост. Подобрената термална връзка може да намали температурата на заключване на СВЕТОДИОДНИЯ слой с до 10 ° C. Това позволява на разработчика да намали броя на светодиоди, изисквани на борда чрез увеличаване на производителността за всеки LED. Тя също може да намали размера на субстрата, за да отговори на ограниченията на размерите. Доказано е, че намаляването на температурата на прехода значително увеличава живота на LED.
Фактор на формуляра
- Флип чип:
СВЕТОДИОДЪТ е монтиран с предната част на стойката, която обикновено е изработена от силиций или керамика и се използва като топлодистрибутор и носител. Връзката с флип-чип може да бъде еутектична, Оловен, безоловен или златен мъниче. Първичният светлинен източник идва от задната част на LED чипа. Рефлекторен слой обикновено се изгражда между светлинния излъчвател и местата за запояване, за да отрази излъчваната светлина надолу. Няколко компании използват флип-чип случаи за тяхната висока мощност LED, намаляване на LED топлинна трайност с около 60%. В същото време, топлинната надеждност ще се поддържа.
