Γνώση

Home/Γνώση/Λεπτομέρειες

Βασικά ζητήματα στο σχεδιασμό απαγωγής θερμότητας φωτισμού LED

Βασικά ζητήματα σεΦωτισμός LED Απαγωγή θερμότηταςΣχέδιο

Εισαγωγή: Γιατί η διαχείριση θερμότητας είναι κρίσιμη για τα LED

Τα LED είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τον παραδοσιακό φωτισμό, αλλά εξακολουθούν να παράγουν θερμότητα-και η υπερβολική θερμότητα είναι ο #1 εχθρός τους. Χωρίς σωστή θερμική διαχείριση, η απόδοση των LED υποβαθμίζεται γρήγορα:
Η έξοδος lumen πέφτει(έως και 30% απώλεια σε υψηλές θερμοκρασίες)
Μετατοπίσεις χρώματος(ειδικά σε λευκά LED)
Η διάρκεια ζωής μειώνεται(50.000 ώρες → 20.000 ώρες)

Αυτό το άρθρο διερευνά τοΑρχές μηχανικής πίσω από τη διάχυση θερμότητας LED, που καλύπτει:
Μηχανισμοί παραγωγής θερμότητας σε LED
Βασικές στρατηγικές απαγωγής θερμότητας
Επινοήσεις της επιστήμης των υλικών
Πραγματικές-μελέτες περιπτώσεων στον κόσμο
Μελλοντικές τεχνολογίες ψύξης


1. Πώς παράγεται θερμότητα στα LED

Σε αντίθεση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως (που εκπέμπουν θερμότητα προς τα έξω), τα LED παράγουν θερμότηταστη διασταύρωση ημιαγωγών:

Πηγή θερμότητας Συνεισφορά Σύγκρουση
Θερμότητα Διασταύρωσης 60-70% του συνόλου Επηρεάζει άμεσα τα τσιπ LED
Driver Heat 20-30% Επιπτώσεις ηλεκτρονικών εξαρτημάτων
Οπτικές Απώλειες 10% Απορρόφηση φακού/ανακλαστήρα

Βασική πληροφόρηση:Ακόμη και τα LED "υψηλής-αποτελεσματικότητας" μετατρέπονται μόνο~ 50% της ηλεκτρικής ενέργειας στο φως-το υπόλοιπο γίνεται θερμότητα.


2. Στρατηγικές απαγωγής θερμότητας πυρήνα

(1) Θερμική αγωγιμότητα: Σχέδιο ψύκτρας θερμότητας

Σημασία Υλικών:

Υλικό Θερμική αγωγιμότητα (W/mK) Περίπτωση χρήσης
Αλουμίνιο 160-200 Πιο συνηθισμένα (οικονομικά-αποτελεσματική)
Χαλκός 400 Αγώνες υψηλού-τελικού (καλύτερα αλλά βαρύτερα)
Γραφίτης 1500 (σε-αεροπλάνο) Εξαιρετικά-λεπτά φώτα (π.χ. επίπεδα πάνελ)

Συμβουλές σχεδίασης:
Πυκνότητα πτερυγίων– Περισσότερα πτερύγια=μεγαλύτερη επιφάνεια αλλά μεγαλύτερη αντίσταση ροής αέρα
Πάχος βάσης– Οι παχύτερες βάσεις διαχέουν τη θερμότητα πιο γρήγορα (min{0}}mm για LED 50W+)

Μελέτη περίπτωσης:
Cree'sΣειρά CXBΧρήση LEDχαλκού-πυρήνα MCPCBνα κρατήσει τους κόμβους<85°C at full load.

(2) Συναγωγή: Παθητική έναντι ενεργητικής ψύξης

Τύπος Μηχανισμός Καλύτερο για
Παθητικός Φυσική ροή αέρα (ψύκτες θερμότητας) Χαμηλή-ισχύς (<20W) residential lights
Ενεργός Ανεμιστήρες/Υγρόψυξη Υψηλής-ισχύς σταδίου/βιομηχανικά φώτα

Παράδειγμα:
Philips'ActiveCoolχρήσεις τεχνολογίαςμικρο-ανεμιστήρεςγια αθόρυβη ψύξη συστοιχιών LED 300W+.

(3) Ακτινοβολία: Επεξεργασίες Επιφανείας

Ανοδιωμένο αλουμίνιο(μαύρο) εκπέμπει θερμότητα 20% καλύτερα από το ακατέργαστο μέταλλο.

Κεραμικές επικαλύψεις(π.χ., Al2O3) βελτιώνουν την εκπομπή IR.


3. Υλικά και Τεχνολογίες αιχμής-

(1) Φάση-Αλλαγή Υλικών (PCM)

Απορροφήστε τη θερμότητα κατά την τήξη (π.χ. κερί παραφίνης σε σφραγισμένους θαλάμους)

Χρησιμοποιείται σεέμπνευση της NASA-Φώτα δρόμου LED (συντηρείται<60°C in desert heat)

(2) Θάλαμοι ατμών

Λεπτοί, επίπεδοι σωλήνες θερμότητας που διαχέουν τη θερμότητα 5 φορές πιο γρήγορα από το συμπαγές μέταλλο

Εφαρμόστηκε σεΟθόνες UltraFine LED της LG

(3) Διανομείς θερμότητας γραφενίου

97% θερμική αγωγιμότητα διαμαντιού στο 1/10 του κόστους

LED LUXEON της Lumiledsενσωματώνουν στρώματα γραφενίου


4. Πραγματικές-Παγκόσμιες περιπτώσεις αποτυχίας και επιτυχίας

Αποτυχία: Κακή σχεδίαση Downlight

Ζήτημα:Χωρίς ψύκτρα + κλειστό εξάρτημα → Οι θερμοκρασίες διασταύρωσης έφτασαν τους 120 βαθμούς

Αποτέλεσμα:50% πτώση αυλού σε 6 μήνες

Επιτυχία: Το κηπευτικό LED της Osram

Διάλυμα:Πτερύγια αλουμινίου + εξαναγκασμένη ψύξη αέρα

Αποτέλεσμα:Σταθερή απόδοση στις 60 μοίρες για 50,000+ ώρες


5. Μελλοντικές τάσεις στην ψύξη LED

Μικρορευστική Ψύξη– Μικροσκοπικά κανάλια ψυκτικού μέσα σε μονάδες LED (χρηματοδοτούμενη από DARPA-τεχνολογία)

Θερμοηλεκτρική Ψύξη– Συσκευές Peltier για έλεγχο θερμοκρασίας ακριβείας

AI-Βελτιστοποιημένες ψύκτρες θερμότητας– Σχήματα σχεδιασμένα με αλγόριθμο- (π.χ. δομές πλέγματος)


Συμπέρασμα: Βέλτιστες πρακτικές για θερμικό σχεδιασμό

Ξεκινήστε με ποιοτικά MCPCB(ελάχιστο χαλκό 2 στρώσεων)

Ταιριάξτε το μέγεθος της ψύκτρας με την ισχύ(10 cm²/W για παθητική ψύξη)

Δοκιμή σε πραγματικά περιβλήματα(όχι μόνο ανοιχτό-αέρα!)

Παρακολούθηση θερμοκρασιών διασταύρωσης(Tj<105°C for long life)

Τελική σκέψη:Το καλύτερο φωτιστικό LED είναι τόσο καλό όσο ο πιο αδύναμος θερμικός του σύνδεσμος. Όπως λέει η παροιμία:«Σχεδιασμός για το φως, αλλά μηχανικός για τη θερμότητα».

 

 

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
📞 Τηλ/Whatsappc +86 19972563753
🌐 https://www.benweilight.com/
📍 F Building, βιομηχανική ζώνη Yuanfen, Longhua, Shenzhen, Κίνα