Per què els llums led necessiten dissipadors de calor?
Els díodes-emissors de llum (LED) són dispositius semiconductors que converteixen l'energia elèctrica en energia lluminosa, però una part de l'energia elèctrica es converteix en energia tèrmica. La temperatura a la qual es transfereix l'energia tèrmica des de les perles de llum LED a la placa PCB s'anomena temperatura d'unió, i la decadència de la llum o la vida útil del LED està directament relacionada amb la temperatura de la unió. Si la dissipació de calor no és bona, la temperatura de la unió serà alta i la vida útil serà curta. Per tant, només exportant energia tèrmica tan aviat com sigui possible es pot reduir efectivament la temperatura de les llums LED. La font d'alimentació es pot protegir per evitar que funcioni en un entorn d'alta-temperatura persistent i evitar l'envelliment prematur de la font de llum LED a causa del treball a llarg-alta-temperatura.
Com fan els leds per reduir la calor?
En condicions normals, hi ha tres maneres de transferir la calor: conducció, convecció i radiació. La conducció significa que la calor entre els objectes en contacte directe es transfereix del que té una temperatura més alta al que té una temperatura més baixa. La transferència de calor per convecció utilitza el flux de fluid, mentre que la radiació no requereix cap mitjà i l'objecte de calefacció allibera calor directament a l'espai circumdant.
En aplicacions pràctiques, la mesura principal per a la dissipació de calor dels aparells d'il·luminació LED d'alta{0}}potència és utilitzar un dissipador de calor. El dissipador de calor transfereix la calor del xip al dissipador de calor mitjançant un contacte precís amb la superfície del xip. El dissipador de calor sol ser un conductor tèrmic amb moltes aletes. La seva superfície totalment estesa augmenta molt la radiació tèrmica i l'aire circulant també pot treure més energia tèrmica.
Similar a la llei d'Ohm més bàsica en el càlcul de circuits, el càlcul de la dissipació de calor té una fórmula més bàsica
diferència de temperatura=resistència tèrmica * consum d'energia
En el cas d'un dissipador de calor, la resistència a l'alliberament de calor entre el dissipador de calor i l'aire circumdant es converteix en la resistència tèrmica, i la magnitud del flux de calor entre el dissipador de calor i l'espai està representada pel consum d'energia del xip. D'aquesta manera, a causa de la resistència tèrmica quan el flux de calor flueix del dissipador de calor a l'aire, es genera una certa diferència de temperatura entre el dissipador de calor i l'aire, igual que el corrent que circula per la resistència generarà una tensió. De la mateixa manera, hi haurà una certa resistència tèrmica entre el dissipador de calor i la superfície del xip. La unitat de resistència tèrmica és el grau /W. En triar un dissipador de calor, a més de consideracions de mida mecànica, el paràmetre més important és la resistència tèrmica del dissipador de calor. Com més petita sigui la resistència tèrmica, més forta serà la capacitat de dissipació de calor del radiador.
El següent és un exemple del càlcul de la resistència tèrmica en el disseny del circuit:
Requisits de disseny:
Potència del xip 18,4 W
La temperatura màxima de la superfície del xip no pot superar els 85 graus
Temperatura ambient (màxima) 45 graus
La resistència tèrmica entre el dissipador de calor i el xip és de 0,1 graus /W
Calculeu la resistència tèrmica R del radiador requerit
(R més 0,1)*18w=85 grau -45 graus, obteniu R=2 grau /W
Només quan la resistència tèrmica del dissipador de calor seleccionat sigui inferior a 2 graus /W, podem assegurar-nos que la temperatura de la unió del xip no superi els 85 graus. Per descomptat, és més professional realitzar càlculs de precisió a través d'equips, que també és la manera que prenem.
quins tipus de dissipadors de calor?
A més de conduir la calor ràpidament des de la font de calor fins a l'aparició del dissipador de calor, el principal de qualsevol dissipador de calor és irradiar la calor al medi ambient per convecció i radiació. La conducció de calor només tracta la manera de transferir la calor, i la convecció de calor és la funció principal del dissipador de calor. La funció del dissipador de calor es veu afectada principalment per la capacitat de l'àrea de dissipació de calor, la forma i la intensitat de convecció natural. La radiació de calor només és una funció auxiliar. Com que els LED funcionen amb una calor elevada, s'han d'utilitzar aliatges d'alumini amb una conductivitat tèrmica més alta. En general, hi ha dissipadors de calor d'alumini d'estampació, dissipadors de calor d'alumini extrusionat, dissipadors de calor d'alumini fos-a pressió, dissipadors de calor d'alumini forjat en fred o forjat.
Estampació de dissipadors de calor d'alumini
Durant el procés de fabricació, les aletes metàl·liques són estampades i després soldades a la base. S'utilitzen habitualment en aplicacions d'il·luminació-de baixa potència. El radiador estampat té els avantatges d'una automatització fàcil de la producció i un baix cost. Però el major desavantatge és el mal rendiment.Dissipadors de calor d'alumini extruït
La majoria dels dissipadors de calor estan fets d'alumini extruït, i aquest procés és útil per a la majoria d'aplicacions. És barat i pot especificar fàcilment les especificacions. El principal desavantatge dels radiadors extrusats és que la mida està limitada per l'amplada màxima de l'extrusió.Disipadors de calor-d'alumini de fosa a pressió
És l'opció més habitual actualment, amb una conductivitat tèrmica de 70-90W/mK, una alta eficiència tèrmica, formes variables i una mecanització i automatització fàcils. El dissipador de calor d'alumini fos a pressió es limita a aletes més gruixudes, el que el fa ideal per a aplicacions de convecció natural.Dissipadors de calor d'alumini forjat en fred o calor
Els radiadors forjats es fabriquen comprimint alumini o coure i tenen moltes aplicacions. El radiador pot ser forjat en fred o forjat en calent. Aquests productes tenen una bona conductivitat tèrmica, moltes opcions de materials, una bona estructura de dissipació de calor, una mida petita i un pes lleuger. No obstant això, són cars de produir.
Els dissipadors de calor per al fabricant d'il·luminació BW
L'elecció d'un radiador depèn de la situació específica del rendiment de cada part del producte. Els que més utilitzem són els-dissipadors de calor d'alumini fos, per a fanals LED, llums LED d'àrea, llums LED d'alta badia, projectors i accessoris de paret. Alguns productes d'il·luminació solar utilitzen-alumini fos a pressió i alguns utilitzen radiadors d'alumini extruït. Els llums led de l'estadi tenen una potència relativament alta i uns requisits de dissipació de calor elevats, de manera que es trien dissipadors de calor d'alumini forjat-en fred.
