Γνώση

Home/Γνώση/Λεπτομέρειες

Υψηλός κόλπος led: Θερμική διαχείριση

Για βιομηχανικά φωτιστικά, ιδιαίτερα τις ψηλές θέσεις τύπου UFO στις οποίες τα κυκλώματα και τα LED στεγάζονται σε ένα κλειστό περίβλημα, ένας αποτελεσματικός θερμικός σχεδιασμός είναι κρίσιμος για τη μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας μιας τέτοιας οπτοηλεκτρονικής συσκευής βελτιώνοντας παράλληλα την απόδοση και την αξιοπιστία. Ο θερμικός σχεδιασμός επικεντρώνεται συνήθως στην ψύκτρα, η οποία είναι συνήθως ένα ενσωματωμένο περίβλημα φωτιστικού όταν πρόκειται για σχέδια σε ψηλό χώρο. Μια ψύκτρα έχει σχεδιαστεί για να απομακρύνει τη θερμότητα από τις διασταυρώσεις σε κάθε LED και από το περίβλημα του οδηγού. Οι ψύκτρες θερμότητας περιλαμβάνουν τυπικά ένα θερμοαγώγιμο υλικό, όπως ένα μέταλλο, και περιλαμβάνουν πτερύγια ή κανάλια για να αυξάνουν την επιφάνεια της ψύκτρας για να παρέχουν μεγαλύτερη μεταφορά θερμότητας με τον αέρα του περιβάλλοντος. Το περίβλημα μπορεί να περιέχει έναν ενσωματωμένο θερμικό θάλαμο εξαερισμού χυτευμένο στο περίβλημα. Η θερμική αγωγιμότητα ενός περιβλήματος σε ψηλό κόλπο καθορίζεται από τη σύνθεση του υλικού και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Η απομάκρυνση της απορριπτόμενης θερμότητας μέσω θερμικής αγωγιμότητας δομείται επίσης στις γεωμετρίες των στοιχείων του συστήματος. Οι ψύκτρες θερμότητας μπορούν να κατασκευαστούν από οποιοδήποτε υλικό υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, συμπεριλαμβανομένων, αλλά χωρίς περιορισμό, χαλκού, αλουμινίου ή κραμάτων μετάλλων. Αν και ο χαλκός μπορεί να έχει θερμική αγωγιμότητα έως και 400 W/mK ή περισσότερο. Το αλουμίνιο είναι το πιο προτιμώμενο μέταλλο για ψύκτες θερμότητας λόγω της σχετικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και της ευκολίας κατασκευής του. Για να βελτιωθεί η απαγωγή θερμότητας και η αντίσταση στη διάβρωση, μπορούν να εφαρμοστούν φινιρίσματα ακρυλικής σκόνης τόσο στην εσωτερική όσο και στην εξωτερική επιφάνεια του περιβλήματος από αλουμίνιο.


Η ψύκτρα αλουμινίου μπορεί να κατασκευαστεί με διαφορετικές διαδικασίες με ποικίλο κόστος και επιδόσεις. Οι στάμπες ψύκτρες είναι η χαμηλότερη τιμή θερμικής λύσης αλλά λιγότερο αποδοτικές από τις εξωθημένες ψύκτρες θερμότητας και τις χυτές ψύκτρες θερμότητας. Η διαδικασία εξώθησης είναι πλεονεκτική για την κατασκευή πολύπλοκων προφίλ πτερυγίων που επιτρέπουν μεγαλύτερη διάχυση θερμότητας μέσω αυξημένης επιφάνειας. Οι σφυρήλατες ψύκτρες έχουν πολύ υψηλή καθαρότητα αλουμινίου και κατά συνέπεια έχουν εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα - συνήθως 20 τοις εκατό υψηλότερη από τις εξωθημένες και χυτές ψύκτρες θερμότητας. Το αλουμίνιο υψηλής καθαρότητας μπορεί να έχει θερμική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου περίπου 210 W/mK. Η κατασκευή εξωθημένου και χυτού χυτού περιλαμβάνει συχνά στοιχεία κράματος για ευκολότερη επεξεργασία, αλλά αυτές οι ακαθαρσίες είναι αρνητικές στις θερμικές ιδιότητες. Μια ψύκτρα από εξωθημένο ή χυτό αλουμίνιο έχει θερμική αγωγιμότητα περίπου 160-200 W/mK. Καθώς η αναλογία κόστους/απόδοσης είναι συχνά το βασικό στοιχείο στο σχεδιασμό του συστήματος, οι σφυρήλατες ψύκτρες χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά από άλλους τύπους ψυκτών θερμότητας. Επιπλέον, τα χυτά περιβλήματα φωτός υψηλής επιφάνειας προσφέρουν μονοκόμματη κατασκευή και εξαλείφουν τις δευτερεύουσες εργασίες όπως η μηχανική κατεργασία και η συναρμολόγηση και μπορούν να διαμορφωθούν με πολλά χαρακτηριστικά όπως πτερύγια, θάλαμοι, ειδικούς αεραγωγούς ή ανοίγματα ή συγκεκριμένα σχήματα για μέγιστη απαγωγή θερμότητας. Τα σύγχρονα φωτιστικά UFO σχεδιάζονται όλο και περισσότερο με βελτιωμένους παράγοντες μορφής για λόγους αισθητικής καθώς και για καλύτερη διαχείριση της θερμότητας. Τα σωστά σχεδιασμένα περιβλήματα φωτιστικών, για παράδειγμα, μπορούν να αποφύγουν τη συσσώρευση σκόνης μακροπρόθεσμα και η θερμική αγωγιμότητα του συστήματος δεν θα επιδεινωθεί.


Η καλύτερη διαχείριση της θερμότητας επιτρέπει στα LED υψηλής ισχύος ενός φωτιστικού υψηλής θέσης να κινούνται σε υψηλότερα επίπεδα ρεύματος, ενώ μετριάζουν τις αρνητικές επιπτώσεις στη ζωή και την απόδοση φωτός που συνήθως συνδέονται με υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Οι σχεδιαστές έχουν μερικούς τρόπους για να διατηρήσουν τα LED υψηλής ισχύος δροσερά μέσω της χρήσης άλλων τεχνολογιών παθητικής θερμικής διαχείρισης, όπως συγκροτήματα που βασίζονται σε σωλήνες θερμότητας. Ένα σύστημα σωλήνων θερμότητας χρησιμοποιεί διφασική μεταφορά θερμότητας μέσω της εξάτμισης και της συμπύκνωσης ενός ρευστού εργασίας. Έχουν αναπτυχθεί και άλλες στρατηγικές θερμικής διαχείρισης που χρησιμοποιούν συσκευές ενεργού ψύξης, όπως ανεμιστήρες, για την ακτινοβολία θερμότητας από τα LED. Η εξαναγκασμένη μεταφορά αέρα που δημιουργείται από έναν ανεμιστήρα μπορεί να αυξήσει τη μεταφορά θερμότητας στο περιβάλλον.