Γιατί τα φώτα led χρειάζονται ψύκτρες;
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) είναι συσκευές ημιαγωγών που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε φωτεινή ενέργεια, αλλά μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Η θερμοκρασία στην οποία η θερμική ενέργεια μεταφέρεται από τα σφαιρίδια φωτός LED στην πλακέτα PCB ονομάζεται θερμοκρασία διακλάδωσης και η αποσύνθεση του φωτός ή η διάρκεια ζωής του LED σχετίζεται άμεσα με τη θερμοκρασία σύνδεσης του. Εάν η απαγωγή θερμότητας δεν είναι καλή, η θερμοκρασία της διασταύρωσης θα είναι υψηλή και η διάρκεια ζωής θα είναι μικρή. Επομένως, μόνο με την εξαγωγή θερμικής ενέργειας το συντομότερο δυνατό μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά η θερμοκρασία των φώτων LED. Το τροφοδοτικό μπορεί να προστατεύεται από την εργασία σε ένα επίμονο περιβάλλον υψηλής-θερμοκρασίας και να αποφευχθεί η πρόωρη γήρανση της πηγής φωτός LED λόγω μακροχρόνιας εργασίας σε υψηλή-θερμοκρασία.
Πώς τα φωτιστικά led μειώνουν τη θερμότητα;
Υπό κανονικές συνθήκες, υπάρχουν τρεις τρόποι μεταφοράς θερμότητας: αγωγιμότητα, συναγωγή και ακτινοβολία. Αγωγή σημαίνει ότι η θερμότητα μεταξύ των αντικειμένων σε άμεση επαφή μεταφέρεται από αυτό με υψηλότερη θερμοκρασία σε αυτό με χαμηλότερη θερμοκρασία. Η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή χρησιμοποιεί τη ροή του ρευστού, ενώ η ακτινοβολία δεν απαιτεί κανένα μέσο και το θερμαντικό αντικείμενο απελευθερώνει θερμότητα απευθείας στον περιβάλλοντα χώρο.
Σε πρακτικές εφαρμογές, το κύριο μέτρο για την απαγωγή της θερμότητας των συσκευών φωτισμού LED υψηλής ισχύος είναι η χρήση ψύκτρας. Η ψύκτρα μεταφέρει τη θερμότητα του τσιπ στην ψύκτρα μέσω ακριβούς επαφής με την επιφάνεια του τσιπ. Η ψύκτρα είναι συνήθως ένας θερμικός αγωγός με πολλά πτερύγια. Η πλήρως εκτεταμένη επιφάνειά του αυξάνει σημαντικά την ακτινοβολία θερμότητας και ο αέρας που κυκλοφορεί μπορεί επίσης να αφαιρέσει περισσότερη θερμική ενέργεια.
Παρόμοια με τον πιο βασικό νόμο του Ohm στον υπολογισμό του κυκλώματος, ο υπολογισμός της απαγωγής θερμότητας έχει έναν πιο βασικό τύπο
διαφορά θερμοκρασίας=θερμική αντίσταση * κατανάλωση ενέργειας
Στην περίπτωση μιας ψύκτρας, η αντίσταση της απελευθέρωσης θερμότητας μεταξύ της ψύκτρας και του περιβάλλοντος αέρα γίνεται θερμική αντίσταση και το μέγεθος της ροής θερμότητας μεταξύ της ψύκτρας και του χώρου αντιπροσωπεύεται από την κατανάλωση ισχύος του τσιπ. Με αυτόν τον τρόπο, λόγω της θερμικής αντίστασης όταν η ροή θερμότητας ρέει από την ψύκτρα στον αέρα, δημιουργείται μια ορισμένη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της ψύκτρας και του αέρα, όπως ακριβώς το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση θα δημιουργήσει τάση. Ομοίως, θα υπάρχει μια ορισμένη θερμική αντίσταση μεταξύ της ψύκτρας και της επιφάνειας του τσιπ. Η μονάδα θερμικής αντίστασης είναι ο βαθμός /W. Όταν επιλέγετε μια ψύκτρα εκτός από τις εκτιμήσεις μηχανικού μεγέθους, η πιο σημαντική παράμετρος είναι η θερμική αντίσταση της ψύκτρας. Όσο μικρότερη είναι η θερμική αντίσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα απαγωγής θερμότητας του καλοριφέρ.
Ακολουθεί ένα παράδειγμα υπολογισμού της θερμικής αντίστασης στο σχεδιασμό του κυκλώματος:
Απαιτήσεις σχεδιασμού:
Ισχύς chip 18,4w
Η μέγιστη θερμοκρασία της θερμοκρασίας της επιφάνειας του τσιπ δεν μπορεί να υπερβαίνει τους 85 βαθμούς
Θερμοκρασία περιβάλλοντος (μέγιστη) 45 βαθμοί
Η θερμική αντίσταση μεταξύ της ψύκτρας και του τσιπ είναι 0,1 βαθμός /W
Υπολογίστε τη θερμική αντίσταση R του απαιτούμενου καλοριφέρ
(R συν 0.1)*18 w=85 μοίρες -45 μοίρες , λάβετε R=2 βαθμό /Δ
Μόνο όταν η θερμική αντίσταση της επιλεγμένης ψύκτρας είναι μικρότερη από 2 μοίρες /W, μπορούμε να διασφαλίσουμε ότι η θερμοκρασία σύνδεσης τσιπ δεν θα υπερβαίνει τους 85 βαθμούς. Φυσικά, είναι πιο επαγγελματικό να πραγματοποιούμε υπολογισμούς ακριβείας μέσω εξοπλισμού, που είναι και ο τρόπος που ακολουθούμε.
τι είδους ψύκτρες;
Εκτός από τη γρήγορη μεταφορά της θερμότητας από την πηγή θερμότητας στην εμφάνιση της ψύκτρας, το κύριο πράγμα κάθε ψύκτρας είναι η ακτινοβολία της θερμότητας στο περιβάλλον μέσω μεταφοράς και ακτινοβολίας. Η αγωγιμότητα της θερμότητας ασχολείται μόνο με τον τρόπο μεταφοράς θερμότητας και η μεταφορά θερμότητας είναι η κύρια λειτουργία της ψύκτρας. Η λειτουργία της ψύκτρας επηρεάζεται κυρίως από την ικανότητα της περιοχής απαγωγής θερμότητας, το σχήμα και την φυσική ένταση της μεταφοράς. Η θερμική ακτινοβολία είναι μόνο μια βοηθητική λειτουργία. Επειδή τα LED λειτουργούν με υψηλή θερμότητα, πρέπει να χρησιμοποιούνται κράματα αλουμινίου με υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Γενικά, υπάρχουν ψύκτρες θερμότητας αλουμινίου σφράγισης, ψύκτρες θερμότητας από εξωθημένο αλουμίνιο, ψύκτρες θερμότητας από χυτό-αλουμίνιο, ψύκτρες θερμότητας από σφυρήλατο αλουμίνιο ψυχρής ή θερμότητας.
Σφράγιση ψυκτών αλουμινίου
Κατά τη διαδικασία κατασκευής, τα μεταλλικά πτερύγια σφραγίζονται και στη συνέχεια συγκολλούνται στη βάση. Αυτά χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές φωτισμού χαμηλής-ισχύ. Το σταμπωτό ψυγείο έχει τα πλεονεκτήματα του εύκολου αυτοματισμού παραγωγής και του χαμηλού κόστους. Αλλά το μεγαλύτερο μειονέκτημα είναι η κακή απόδοση.Ψύκτες θερμότητας εξηλασμένου αλουμινίου
Οι περισσότερες ψύκτρες είναι κατασκευασμένες από εξωθημένο αλουμίνιο και αυτή η διαδικασία είναι χρήσιμη για τις περισσότερες εφαρμογές. Είναι φθηνό και μπορεί εύκολα να καθορίσει τις προδιαγραφές. Το κύριο μειονέκτημα των εξωθημένων θερμαντικών σωμάτων είναι ότι το μέγεθος περιορίζεται από το μέγιστο πλάτος της εξώθησης.Ψύκτες θερμότητας αλουμινίου χύτευσης-
Είναι η πιο κοινή επιλογή προς το παρόν, με θερμική αγωγιμότητα 70-90 W/mK, υψηλή θερμική απόδοση, μεταβλητά σχήματα και εύκολη μηχανοποίηση και αυτοματοποίηση. Η ψύκτρα από χυτό αλουμίνιο περιορίζεται σε παχύτερα πτερύγια, καθιστώντας την ιδανική για εφαρμογές φυσικής μεταφοράς.Ψυχρή ή θερμικά σφυρηλατημένη ψύκτρα αλουμινίου
Τα σφυρήλατα καλοριφέρ κατασκευάζονται με συμπίεση αλουμινίου ή χαλκού και έχουν πολλές εφαρμογές. Το ψυγείο μπορεί να είναι σφυρηλατημένο εν ψυχρώ ή θερμό σφυρηλατημένο. Αυτά τα προϊόντα έχουν καλή θερμική αγωγιμότητα, πολλές επιλογές υλικών, καλή δομή απαγωγής θερμότητας, μικρό μέγεθος και ελαφρύ. Ωστόσο, η παραγωγή τους είναι ακριβή.
Κατασκευαστής ψύκτρες για φωτιστικά BW
Η επιλογή ενός καλοριφέρ εξαρτάται από τη συγκεκριμένη κατάσταση της απόδοσης κάθε μέρους του προϊόντος. Αυτά που χρησιμοποιούμε περισσότερο είναι-ψύκτρες από χυτό αλουμίνιο, για φώτα δρόμου led, φώτα περιοχής led, φώτα led υψηλής θέσης, προβολείς και εξαρτήματα επιτοίχιας συσκευασίας. Ορισμένα προϊόντα ηλιακού φωτός χρησιμοποιούν χυτό αλουμίνιο-και ορισμένα χρησιμοποιούν θερμαντικά σώματα εξωθημένου αλουμινίου. Τα φώτα γηπέδου LED έχουν σχετικά υψηλή ισχύ και απαιτήσεις υψηλής απαγωγής θερμότητας, επομένως επιλέγονται ψύκτρες από κρύο-σφυρήλατο αλουμίνιο.
