Posted on

Ψύξη και θερμική διαχείριση των LED υψηλής ισχύος

Grafik Thermal Management

Υψηλή δύναμη LEDs (υψηλής ισχύος LED) μπορεί να είναι ισχυρή σε ένα ενιαίο milliwatts LED 350 ή περισσότερο. Η ενέργεια σε ένα LED μετατρέπεται σε περισσότερη θερμότητα από το φως (περίπου 70% και 30% θερμότητας). Αυτή η θερμότητα δεν να διαλυθεί, τα LED σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό μειώνει την αποδοτικότητα όχι μόνο μειώνει, αλλά μειώνει τη διάρκεια της ζωής των LED. Ως εκ τούτου, η θερμική διαχείριση των υψηλής ισχύος LED είναι μια σημαντική περιοχή της έρευνας και ανάπτυξης. Είναι απαραίτητο, τη θερμοκρασία συνδέσεων (Engl.: θερμοκρασία συνδέσεων) aujf μια τιμή για να περιορίσετε, η οποία εξασφαλίζει την επιθυμητή διάρκεια ζωής LED.

Μεταφορά θερμότητας

Να κρατήσει μια διασταύρωση χαμηλή θερμοκρασία, η οποία είναι η διατήρηση της υψηλής απόδοσης των LED, πρέπει να θεωρείται κάθε δυνατότητα διασκεδασμού θερμότητας από τα LED. Μεταφορά θερμότητας (αγωγιμότητας), διασπορά από αέρα (Συναγωγή) και η ακτινοβολία είναι οι τρεις τρόποι μεταφοράς θερμότητας. Συνήθως, LED σε μια διαφανή ρητίνη είναι έγκλειστα, που είναι κακός αγωγός της θερμότητας. Σχεδόν όλη τη θερμότητα που παράγεται περνά μέσω του πίσω μέρους του τσιπ. Θερμότητα που παράγεται από τη p-n junction από ηλεκτρική ενέργεια μετατράπηκε σε χρήσιμο φως. Παίρνετε ύλη συγκολλήσεως σημείου για το PCB και το PCB στο νεροχύτη θερμότητας σε μεγάλη απόσταση από τον κόμβο να κολλήσεις σημείο, και τροφοδοτείται στη συνέχεια να την ατμόσφαιρα της στο εξωτερικό περιβάλλον.

Η διασταύρωση θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, η θερμική αντίσταση είναι μικρότερο, αν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλή. Για να μεγιστοποιήσετε χρήσιμο θερμοκρασία περιβάλλοντος για μια δεδομένη δύναμη απαγωγή, η συνολική θερμική αντίσταση από τη διασταύρωση για το περιβάλλον πρέπει να ελαχιστοποιείται.

Οι τιμές για την θερμική αντίσταση ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με το υλικό και τα παρακείμενα εξαρτήματα. Για παράδειγμα σειρές RJC (διασταύρωση θερμική αντίσταση στην υπόθεση) εξαρτάται από τον κατασκευαστή LED 2.6 ° c / W έως 18 ° c / W. Η θερμική αντίσταση των το θερμομονωτικό υλικό διεπαφής (επίσης TIM: θερμική υλικό διεπαφής) ενδέχεται να διαφέρουν επίσης ανάλογα με το είδος του υλικού. Κοινή TIMs είναι εποξική, θερμική πάστα, κόλλα και κολλήσεις. Υψηλή δύναμη LEDs συχνά τοποθετημένα σε μεταλλικό πυρήνα τυπωμένοι πίνακες κυκλωμάτων (MCPCB) που συνδέονται με μια ψήκτρα. Στη συνέχεια διαχέεται θερμότητα που διεξάγονται μέσω του μεταλλική πλάκα της λειτουργικής μονάδας και το νεροχύτη θερμότητας νεροχύτη θερμότητας από Συναγωγή και ακτινοβολία. Εκτός από την κατασκευή και το σχεδιασμό της ψήκτρα είναι η επιφανειακή ομαλότητα και την ποιότητα του κάθε συστατικού, της πίεσης, την επιφάνεια επαφής, το είδος της θερμότητας αγώγιμο υλικό και το πάχος. Αυτά είναι τα LED μέσω οι παράμετροι διασποράς για την αντίσταση στη θερμότητα ή την ψύξη.

Παθητική ψύξη

Παράγοντες για την παθητική ψύξη για αποτελεσματική θερμική διαχείριση των LED υψηλής ισχύος είναι:

Θερμική κόλλα

Θερμική συγκολλητική χρησιμοποιείται συνήθως για τη σύνδεση LED για το κύκλωμα του σκάφους και το Διοικητικό Συμβούλιο στη συνέχεια με την ψήκτρα. Χρησιμοποιώντας μια θερμική αγώγιμη κόλλα μπορεί να βελτιστοποιήσει περαιτέρω την παραγωγή θερμότητας.

Νεροχύτη θερμότητας

Νεροχύτη θερμότητας συμβάλουν σημαντικά την απομάκρυνση της θερμότητας. Εργάζεται ως διευθυντής ορχήστρας που διεξάγει θερμότητας από την πηγή LED στο εξωτερικό μέσο. Νεροχύτη θερμότητας μπορεί να αντλήσει ενέργεια με τρεις τρόπους: αγωγιμότητας (αγωγιμότητας: μεταφορά μέσα σε ένα ή ακόμα και από ένα στερεό σε άλλο θερμότητας), Συναγωγή (μεταφορά θερμότητας από ένα στερεό σε ένα κινούμενο ρευστό, για τις περισσότερες εφαρμογές LED είναι το υγρό τον αέρα του περιβάλλοντος) ή ακτινοβολία (η μεταφορά θερμότητας από δύο οργανισμοί από διαφορετικές θερμοκρασίες στην επιφάνεια από την θερμική ακτινοβολία).

  • Υλικό:

Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού αποτελείται από την ψήκτρα επηρεάζει άμεσα το διασκεδασμό την θερμική αγωγιμότητα. Κανονικά, το αργίλιο χρησιμοποιείται λόγω της πολύ καλής τιμής / απόδοσης. Επίπεδη καταβόθρες θερμότητας είναι επίσης, παρά την υψηλή τιμή του ψώνια συχνά χρησιμοποιούνται χαλκού. Νέα υλικά περιλαμβάνουν θερμοπλαστικών υλικών που χρησιμοποιούνται, αν απαιτήσεων θερμότητας είναι χαμηλότερα από τα κανονικά (έφηβοι z.Bsp.) συχνά στην ανάγκη για σπίτι ή σύνθετα σχήματα του χυσίματος διαδικασία είναι χρήσιμα. Γραφίτη λύσεις έχουν συχνά μια πιο αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας (δεν θερμική αγωγιμότητα) από χαλκό σε ένα χαμηλότερο βάρος από το αλουμίνιο. Γραφίτη θεωρείται εξωτική λύση ψύξης και είναι πιο ακριβό σε παραγωγή. Σωλήνες θερμότητας μπορούν να προστεθούν σε καταβόθρες θερμότητας από αλουμίνιο ή χαλκό, επίσης, να μειώσει την αντίσταση της εξάπλωσης της.

  • Μορφή:

Η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται στην επιφάνεια του νεροχύτη θερμότητας. Ως εκ τούτου, πρέπει να σχεδιάζονται νεροχύτη θερμότητας, ότι έχουν μια μεγάλη περιοχή επιφάνειας. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο αριθμό πρόστιμο πλευρών ή από την ψήκτρα ίδια θα μεγεθυνθεί.
Παρά το γεγονός ότι μια μεγαλύτερη επιφάνεια οδηγεί σε μια καλύτερη ψύξη απόδοση, πρέπει να υπάρχει επαρκής χώρος μεταξύ των πλευρών να δημιουργήσει σημαντική θερμοκρασία διαφορά μεταξύ της ψύκτρας και τον αέρα του περιβάλλοντος. Αν τα παϊδάκια που είναι πάρα πολύ στενές είναι αέρα στο μεταξύ μπορεί να έχουν σχεδόν την ίδια θερμοκρασία με τα παϊδάκια, έτσι ώστε καμία μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται. Ως εκ τούτου, περισσότερα πτερύγια ψύξης δεν οδηγεί αυτομάτως σε περισσότερη ικανότητα ψύξης.

  • Η επιφάνεια τελειώνει:

Θερμική ακτινοβολία από καταβόθρες θερμότητας είναι σε συνάρτηση με την επιφάνεια, ειδικά σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Βαμμένη επιφάνεια έχει μια μεγαλύτερη ικανότητα ακτινοβολίας από μια φωτεινή, καθαρή επιφάνεια. Το αποτέλεσμα είναι πιο αξιοσημείωτη σε επίπεδη καταβόθρες θερμότητας, όπου περίπου το ένα τρίτο της θερμότητας που διαχέεται με ακτινοβολία. Επιπλέον, μια τέλεια επιφάνεια επίπεδη επαφής επιτρέπει τη χρήση του μια λεπτότερη θερμική πάστα, η οποία μειώνει την θερμική αντίσταση μεταξύ της ψύκτρα και πηγές LED. Από την άλλη πλευρά, η θερμική αντίσταση μειώνεται με ανοδίωση ή χαρακτική.

  • Μέθοδος στήριξης:

Ψύξη σώματος αναρτήσεις με βίδες ή ελατήρια είναι συχνά καλύτερα από τα συμβατικά κλιπ, θερμική κόλλα ή ταινία. Για τη μεταφορά θερμότητας μεταξύ LED πηγές περίπου 15 Watt και LED ψυγείου, σας συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα εξαιρετικά αγώγιμους θερμομονωτικό υλικό διεπαφής (TIM), που έχει μια θερμική αντίσταση μέσω της διεπαφής του λιγότερο από 0.2 K / W. Επί του παρόντος, η πιο κοινή μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι μια φάση αλλαγή υλικού που εφαρμόζεται με τη μορφή της ένα σταθερό μαξιλάρι σε θερμοκρασία δωματίου, μετατρέπεται στη συνέχεια σε ένα παχύ ζελατινώδες υγρό, αν υψώνεται πάνω από 45 ° C.

Θερμότητας σωλήνων και ατμού επιμελητήρια

Έχουν μια παθητική θερμότητα σωλήνων και ατμού επιμελητήρια και τους θερμικές αγωγιμότητες είναι πολύ αποτελεσματικές από 10.000 έως 100.000 W / mK. Προσφέρουν τα εξής πλεονεκτήματα στη θερμική διαχείριση LED:

  • Μεταφέρει θερμότητα σε ένα άλλο σώμα ψύξης με πτώση της ελάχιστης θερμοκρασίας
  • Isothermisiert με φυσική συναγωγή θερμότητας μείωση, αυξημένη αποδοτικότητα και να μειωθεί το μέγεθός του. Είναι γνωστό μια περίπτωση στην οποία η προσθήκη θερμότητας πέντε σωλήνες Wärmesenkenmasse 34% από 4,4 kg μείωσε σε 2,9 kg.
  • η υψηλή θερμότητα ρέει άμεσα κάτω από ένα LED αποτελεσματικά σε χαμηλότερη ροή θερμότητας, που μπορεί να παραχθεί εύκολα.

PCB (Μηχ.: τυπωμένος πίνακας κυκλωμάτων, πιέζεται κύκλωμα του σκάφους ή του σκάφους)

  • MCPCB:

MCPCB (PCB πυρήνων μετάλλων) είναι πίνακες που περιέχουν ένα υλικό μέταλλο για την κατανομή της θερμότητας, ως αναπόσπαστο μέρος του τυπωμένου κυκλώματος. Το μεταλλικό πυρήνα συνήθως αποτελείται από ένα κράμα αλουμινίου. MCPCB έχει το πλεονέκτημα ενός στρώματος διηλεκτρική πολυμερούς με υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

  • Διαχωρισμός:

Ο διαχωρισμός του Διοικητικού Συμβουλίου του κυκλώματος οδήγησης LED LED αποτρέπει ότι η θερμότητα που παράγεται από το πρόγραμμα οδήγησης αυξάνει τη θερμοκρασία συνδέσεων οδηγήσεων.

Διοικητικό Συμβούλιο επίστρωση

  • Πρόσθετη διαδικασία:

Τις πλακέτες κυκλωμάτων που εφαρμόζονται στη διαδικασία κατασκευής να δημιουργήσει αγώγιμη ουσίες δομή αγώγιμη επιφάνεια πάνω στο υλικό του φορέα. Ενώ το κεφάλι εφαρμόζεται μόνο για την εικόνα του καθορισμένο κεφάλι σιδηροδρόμων. Αντίθετα, αυτό είναι χαραγμένη μακριά στη διαδικασία Subtraktiv. Ουσιαστικά, δίνεται μια άμεση σύνδεση με την ψύκτρα αλουμινίου? Έτσι, απαιτείται καμία επιπλέον υλικό για τη θερμική σύνδεση για το κύκλωμα. Αυτό μειώνει τη θερμότητα entenden οδηγός στρώματα και θερμική περιοχή. Επεξεργασία, υλικό τύποι και οι ποσότητες των υλικών είναι μειωμένες.

Αλουμινίου PCB (IMS κυκλωμάτων για μόνωση μεταλλικά υποστρώματα)-αυξάνει τη θερμική σύνδεση και προσφέρει μια υψηλής τάσης διηλεκτρική κατάρρευση. Υλικά σταθεί στη θερμότητα 600 ° C. Τα κυκλώματα είναι τοποθετημένα απευθείας σε επιφάνειες αλουμινίου, έτσι ώστε καμία θερμική αγώγιμα υλικά που απαιτούνται. Τη θερμοκρασία συνδέσεων των οδηγήσεων μπορεί να μειωθεί έως και 10 ° c από τη βελτιωμένη θερμική σύνδεση. Αυτό επιτρέπει τον προγραμματιστή για να μειώσετε τον αριθμό των LED στην πλακέτα κυκλώματος απαιτείται, αύξηση της απόδοσης κάθε λαμπτήρα LED. Επίσης το μέγεθος του υποστρώματος μπορεί να μειωθεί για να καλύψει το όριο διαστάσεων Unkungen. Είναι αποδεικνύεται ότι LED αυξηθεί σημαντικά μειώνοντας την θερμοκρασία μετάβασης της διάρκειας ζωής.

Μορφή στέγασης

  • Αναστροφή τσιπ:

Το τσιπ των οδηγήσεων είναι τοποθετημένα ανάποδα γυρισμένο επάνω το στήριγμα, που συνήθως αποτελείται από πυρίτιο ή κεραμικό και χρησιμοποιείται ως φυσούνα και μεταφορέα υπόστρωμα. Το flip-τσιπ αλληλοσυνδεόμενο δίκτυο μπορεί να eutektisch, πλούσια σε στέλεχος του μολύβδου, μολύβδου-ελεύθερη ή χρυσό. Η κύρια πηγή του φωτός προέρχεται από το πίσω μέρος του το τσιπ των οδηγήσεων. Μεταξύ του ελαφρύς πομπός και καλάϊ αρθρώσεις μια αντανακλαστική επίστρωση είναι χτισμένο συνήθως να αντανακλούν το φως που εκπέμπεται προς τα κάτω. Πολλές εταιρείες χρησιμοποιούν flip-τσιπ πακέτο για τους υψηλής ισχύος LED, η οποία μειώνει την θερμική αντίσταση LED κατά περίπου 60%. Την ίδια στιγμή, η θερμική αξιοπιστία επιτυγχάνεται.

Αφήστε μια απάντηση