Warmteafvoervoor LED
Met de voortdurende ontwikkeling van LED-technologie hebben LED-verlichtingsproducten steeds meer aandacht gekregen.
Vergeleken met traditionele verlichtingsbronnen zijn LED-verlichtingsbronnen solid-state koudlichtlampen, die de voordelen hebben van een lange levensduur, hoge lichtopbrengst, geen straling, minder energieverbruik, goede schok- en trillingsbestendigheid en hogere veiligheid. Tegenwoordig, nu groene verlichting over de hele wereld algemeen wordt bepleit, wordt LED algemeen de voorkeur gegeven als opkomende groene verlichtingsbron.
LED-verlichtingsproducten zijn echter gevoelig voor oververhitting tijdens gebruik, vooral sommige krachtige LED-verlichtingsproducten hebben ernstige verwarmingsproblemen. LED's zijn hittegevoelige componenten. Als ze veel warmte genereren en de temperatuur te hoog is, heeft dit direct invloed op het lichteffect, de lichtkleurtemperatuur etc. En zelfs een serieuze impact op het normale gebruik van LED-verlichtingsproducten.
01 Het effect van hoge temperaturen op de prestaties van LED-verlichtingsproducten
Warmteafvoer is een belangrijke prestatie die LED-verlichtingsproducten moeten hebben. In het echte leven worden LED-verlichtingsproducten vaak in verschillende omgevingen gebruikt, wat ook een grote impact heeft op de efficiëntie van LED-verlichtingsproducten. Om het warmteafvoervermogen van LED-verlichtingsproducten te verbeteren, is het noodzakelijk om het effect van hoge temperaturen op de prestaties van LED-verlichtingsproducten te bestuderen.
1.1 Hoge temperaturen veroorzaken permanente schade aan LED's
Gezien de werkeigenschappen van de LED, als de werktemperatuur hoger is dan de maximale temperatuur die de LED kan dragen, zal de lichtopbrengst van de LED snel afnemen en zal er een sterk lichtverval ontstaan, wat zal leiden tot schade aan de LED. de LED. LED's zijn meestal ingekapseld met transparant polysulfon/epoxyhars. Als de pyrolysetemperatuur hoger is dan de overgangstemperatuur van de vaste stof (meestal 15 graden), zal het afdichtingsmateriaal transformeren naar een colloïdale toestand en zal de thermische uitzettingscoëfficiënt scherp stijgen, wat de LED een open circuit en schade zal veroorzaken.
1.2 Hoge temperaturen verkorten de levensduur van LED
Verschillende merken LED's hebben verschillende lichtvervalkarakteristieken. LED-fabrikanten bieden over het algemeen standaard lichtvervalcurven aan als basis voor de selectie van LED-producten. De levensduur van een LED hangt nauw samen met het lichtverval. Hoe langer deze wordt gebruikt, hoe lager de verlichtingssterkte van de LED zal zijn totdat deze uiteindelijk uitgaat. Over het algemeen wordt de levensduur van de LED gedefinieerd als de tijd waarin de lichtstroom van de LED met 30% afneemt. Hoge temperaturen veroorzaken LED-lichtverval en verkorten de levensduur van LED.
(1) De defecten in de LED-chip zullen bij hoge omgevingstemperaturen snel uitzetten totdat ze het lichtuitstralende gebied binnendringen, wat resulteert in een groot aantal niet-stralingsrecombinatiecentra, wat de lichtefficiëntie van de LED sterk beïnvloedt. In een omgeving met hoge temperaturen zullen microdefecten in het materiaal en snel verspreidende onzuiverheden van het grensvlak en het bord ook in het lichtemitterende gebied worden geïntroduceerd, waardoor een groot aantal diepe energieniveaus worden gevormd, waardoor het lichtverval van de plaat wordt versneld. het LED-apparaat.
(2) Wanneer de temperatuur hoog is, zal het transparante geleidende epoxyharsmateriaal denatureren en geel worden, wat de lichttransmissieprestaties ernstig zal schaden.
(3) Het lichtverval van fosforen is ook een belangrijke factor die het lichtverval van LED's beïnvloedt, en het verval van fosforen bij hoge temperaturen is zeer sterk.
1.3 Hoge temperaturen beïnvloeden het lichteffect van LED
Sommige parameters van de LED-materialen zullen veranderen met de omgevingstemperatuur, wat veranderingen in de parameters van het LED-apparaat zal veroorzaken en de lichtopbrengst van de LED rechtstreeks zal beïnvloeden. Over het algemeen is het proces van afnemende lichtstroom bij toenemende temperatuur omkeerbaar. Wanneer de omgevingstemperatuur terugkeert naar de begintemperatuur, zal de lichtstroom een herstelverhoging vertonen. Dit komt doordat wanneer de temperatuur terugkeert naar de oorspronkelijke toestand, de interne parameters van het LED-element niet langer veranderen en de lichtopbrengst van de LED kan terugkeren naar de oorspronkelijke toestandswaarde. De lichtstroom van een LED wordt verdeeld in koude lumens en warme lumens, die respectievelijk de lichtopbrengst van de LED bij kamertemperatuur en omgevingstemperatuur vertegenwoordigen.
De specifieke redenen waarom hoge temperaturen het lichteffect van LED’s beïnvloeden zijn als volgt:
(1) Naarmate de omgevingstemperatuur stijgt, zal de concentratie van elektronen en gaten in LED-verlichtingsproducten toenemen, maar zal de elektronenmobiliteit afnemen als gevolg van de verkleining van de verboden bandbreedte.
(2) Naarmate de omgevingstemperatuur stijgt, zal de waarschijnlijkheid van recombinatie van de elektronen in de potentiaalput en de straling in de gaten aanzienlijk worden verminderd, waardoor niet-stralingsrecombinatie ontstaat, waardoor de interne kwantumefficiëntie van de LED wordt verminderd.
(3) Door de stijging van de omgevingstemperatuur zal de blauwe lichtpiek van de LED naar de langegolfrichting verschuiven, wat resulteert in een mismatch tussen de emissiegolflengte van de LED en de excitatiegolflengte van de fosfor, wat resulteert in een afname van de extractie-efficiëntie van het externe licht door de LED.
(4) Naarmate de omgevingstemperatuur stijgt, neemt de kwantumefficiëntie van de fosfor af en neemt de lichtopbrengst af.
(5) De prestaties van silicagel worden sterk beïnvloed door de temperatuur. Naarmate de werktemperatuur stijgt, neemt de thermische spanning in de silicagel toe en neemt de brekingsindex van de silicagel af, wat een directe invloed heeft op de lichtefficiëntie van de LED.
(aluminium koelvinnen koellichaam)
02 Problemen met warmteafvoer van LED-verlichtingsproducten
LED-verlichtingsproducten hebben over het algemeen problemen met de warmteafvoer. Hoewel gloeilampen en fluorescentielampen grote vermogensverliezen hebben, kunnen deze lampen daarentegen direct worden bestraald met ultraviolet licht en is de warmtebron van de lichtbron erg klein. In de energie die LED-verlichtingsproducten verbruiken, worden naast het deel dat wordt omgezet in zichtbare lichtbronnen, ook andere energiebronnen omgezet in warmte.
Bovendien maakt het kleine formaat van het LED-pakket het moeilijk om warmte af te voeren door convectie en straling, waardoor een grote hoeveelheid warmte wordt verzameld.
2.1 Thermische uitzetting veroorzaakt het buigen en barsten van onderdelen
LED-verlichtingsproducten zijn samengesteld uit vele onderdelen en de materialen van verschillende onderdelen zijn verschillend, en de mate van thermische uitzetting en krimp is ook verschillend. Tijdens thermische uitzetting zullen de componentmaterialen buigen en barsten, wat resulteert in een slechte warmteafvoer van het product en de gebruiksefficiëntie van LED-producten ernstig vermindert.
2.2 Operationele obstakels van elektronische schakelingen
Als de werktemperatuur van de geleidercomponenten stijgt, zal de impedantie van de voeding afnemen en is het gemakkelijk om in een vicieuze cirkel terecht te komen van "temperatuurstijging - impedantiereductie - spanningsstijging - thermische verbetering - temperatuurstijging" en zelfs doorbranden .
2.3 Hoge temperaturen leiden tot verslechtering van de materiaalkwaliteit
Over het algemeen zijn de metalen materialen die in LED-verlichtingsproducten worden gebruikt gemakkelijk te oxideren, en hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de oxidatiesnelheid. Oxidatie bij hoge temperaturen kan de levensduur van LED-verlichtingsproducten verkorten.
03 Beïnvloedende factoren van de warmteafvoerprestaties van LED-verlichtingsproducten
3.1 Invloed van de windrichting op de warmteafvoerprestaties van LED-verlichtingsproducten
De onderzoekers voerden experimenten uit naar het effect van de windrichting op de warmteafvoer van LED-verlichtingsproducten. Over het algemeen zijn er in de echte simulatieomgeving drie soorten windrichtingen: horizontaal rechts, verticaal naar boven en verticaal naar beneden, en de maximale windsnelheid zal niet hoger zijn dan 1,50 m/s. Tijdens het experiment is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de LED-verlichtingsproducten die door verschillende groepen worden gebruikt exact hetzelfde zijn, behalve de verschillende windrichtingen, alle andere variabelen moeten ongewijzigd blijven. Let tijdens het experiment op het meten van de temperatuur van het LED-verlichtingsproduct en bereken de warmtedissipatiesnelheid van het LED-verlichtingsproduct onder verschillende windsnelheden. Uit experimenten is gebleken dat het proces van warmteafvoer van LED-verlichtingsproducten sterk wordt beïnvloed door verticale wind. Dit komt vooral doordat de verticale neerwaartse windrichting tegengesteld is aan de richting van de natuurlijke luchtconvectie, waardoor de maximale temperatuur van LED-verlichtingsproducten verandert.
3.2 Invloed van de windsnelheid op de warmteafvoerprestaties van LED-verlichtingsproducten
Om het effect van windsnelheid op de warmteafvoerprestaties van LED-verlichtingsproducten te begrijpen, voerden de onderzoekers ook experimenten uit. In het experiment is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de externe omgeving consistent is en vervolgens de windsnelheid geleidelijk te verhogen. Wanneer de windrichting verticaal naar beneden is en de windsnelheid klein is, is de maximale temperatuur van het LED-verlichtingsproduct hoger; naarmate de windsnelheid toeneemt, zal de temperatuur van het LED-verlichtingsproduct geleidelijk afnemen.
04 Tegenmaatregelen voor optimalisatie van warmtedissipatie voor LED-verlichtingsproducten
Bij het ontwerpen van de warmtedissipatiestructuur van LED-verlichtingsproducten geldt: hoe minder structurele lagen, hoe dunner de dikte van de laag, hoe groter het volume van de laag, hoe groter de thermische geleidbaarheid van het materiaal en hoe beter de warmtedissipatie . Bovendien moet de vorm van de lamp een rechthoekig blok of een ring kiezen. Het warmteafvoerontwerp van LED-verlichtingsproducten moet het ontwerpprincipe van passieve koellichamen en actieve koellichamen als aanvulling volgen, en actieve warmteafvoermethoden minimaliseren of elimineren.
4.1 Redelijke selectie van koellichaam
Bij het verpakken van LED's is er geen directe verbinding met koellichamen of elektrische ventilatoren, en de voedingsprintplaten van LED's genereren veel warmte, wat de koeling en warmteafvoer van LED-verlichtingsproducten tot een zeer moeilijk probleem maakt. In dit opzicht is een redelijke selectie van koellichamen vereist. Het koellichaam kan het wederzijdse contactgebied tussen het oppervlak van het LED-verlichtingsproduct en de binnenlucht vergroten, waardoor de efficiëntie van koeling en warmteafvoer van het LED-verlichtingsproduct wordt verbeterd.
4.1.1 Selectie van vinnen
Meestal wordt het buitenoppervlak van het koellichaam tot vinnen bewerkt. Er zijn veel soorten vinnen en het aantal, de positie, de specificatie, de hellingshoek en de dikte van de vinnen moeten zorgvuldig worden geselecteerd op basis van de behoeften. Naast de gewone lineaire vorm hebben de vinnen ook golvende, spiraalvormige, langwerpige en afgeknotte vorm. Het fabricagedoel van elke vorm is het vergemakkelijken van de convectie van binnenlucht, het spoelen van regenwater, enz. om het beste warmteafvoereffect te verkrijgen. .
Fabrikanten gebruiken voornamelijk sinter- en gegroefde productiemethoden om koellichamen te produceren. Gesinterde heatpipes met dezelfde specificatie hebben dezelfde prestaties als gegroefde heatpipes. Wanneer de warmtepijp wordt gesinterd, zal er bijvoorbeeld een grote hoeveelheid koperpoeder als vulmiddel worden gebruikt, wat resulteert in een kleine capillaire diameter van de warmtepijp en een klein penetratievermogen. Wanneer de breedte van de gesinterde warmtepijp toeneemt, zal het warmtegeleidingseffect van de warmtepijp worden verzwakt. Daarom is het noodzakelijk om de juiste vinnen en warmtepijpen voor gebruik te selecteren. Als een zeer typisch LED-verlichtingsapparaat worden bijvoorbeeld warmtedissipatiemethoden zoals heatpipe plus vinnen, dampkamer-heatpipe plus vinnen, enz. gebruikt bij het gebruik van LED-straatverlichting om de efficiëntie van de warmtedissipatie van de straatverlichting te verbeteren.
4.1.2 Materiaalkeuze
Van de materialen van het koellichaam is de thermische geleidbaarheid van koper beter dan die van aluminium, maar de warmteafvoersnelheid van koper is langzamer dan die van aluminium. Daarom kan een nieuw koper-aluminium composiet koellichaam worden gebruikt door de voordelen van koper en aluminium te combineren. In het koper-aluminium composiet koellichaam kan koper de hoge warmte die door de LED wordt gegenereerd snel naar het aluminium brengen, waarna de hoge warmte wordt afgevoerd door de vinnen van de aluminiumlegering, waardoor de efficiëntie van de warmteafvoer wordt verbeterd.
4.1.3 Selectie van koellichaambuizen
De koellichaambuis is een belangrijk onderdeel van het koellichaam. Wanneer het verwarmingsuiteinde van het koellichaam net is verwarmd, zal het water nabij de buiswand onmiddellijk verdampen, waardoor een grote hoeveelheid waterdamp ontstaat, waardoor de druk van dit onderdeel toeneemt. De waterdamp zal zich naar het koelgedeelte verplaatsen, aangedreven door de waterdruk. Wanneer de dampstroom het koeleinde bereikt, condenseert deze tot een vloeibare toestand, geeft een grote hoeveelheid warmte-energie vrij en bereikt vervolgens door capillaire kracht het transpiratieverwarmingseinde om een cyclus te voltooien.
Voor sommige LED-verlichtingsproducten met een hoog energieverbruik en hoge eisen aan koellichamen kunnen metalen heatpipes als koellichaambuizen worden geselecteerd. LED-verlichtingsproducten genereren veel warmte tijdens het werken, en wanneer de warmte binnen de LED-verlichtingsproducten wordt overgedragen, wordt deze via het koellichaam rechtstreeks naar de metalen warmtepijp overgebracht. Doordat de metalen heatpipe verwarmd wordt, gaat er geen warmte verloren tijdens de warmteoverdracht. Warmte-energie kan worden gegenereerd in het condensatiegedeelte van de warmtepijp, en de warmte-energie kan naar de binnenkant van de warmtepijp worden getransporteerd en geleidelijk worden overgebracht naar de dispergerende plaat van metaalmateriaal door het warmtegeleidingseffect. De warmte-energie kan worden gedissipeerd uit de dispergerende plaat van metaalmateriaal via het natuurlijke thermische voortplantingsproces van de dispergerende plaat en de omringende koellucht.
4.2 Redelijk ontwerp van radiator
Bij het eigenlijke radiatorontwerp wordt doorgaans de combinatie van externe radiator en lampbehuizing en de combinatie van ingebouwde radiator en temperatuurgeregelde ventilator toegepast. De door het LED-apparaat gegenereerde warmte kan via de afgedichte kabels naar de geïntegreerde printplaat worden verplaatst en vervolgens via het koellichaam worden afgevoerd; de door de stroomprintplaat gegenereerde warmte-energie kan via het koellichaam rechtstreeks naar buiten worden verspreid via de lucht en vulmaterialen rond de geïntegreerde printplaat. Om de factoren die de efficiëntie van de warmteoverdracht in het warmteoverdrachtspad beïnvloeden te elimineren, kan een materiaal met een betere thermische geleidbaarheid in het warmteoverdrachtspad worden gebruikt, kan het dwarsdoorsnedevolume van het pad worden vergroot, of kan een thermisch geleidend smeermiddel worden gebruikt. worden aangebracht, zodat er geen gaten in de voegen van de producten ontstaan. Als de koelribben de warmte niet naar buiten kunnen afvoeren, kan zich in het LED-apparaat veel warmte ophopen. In dit opzicht is het noodzakelijk maatregelen te nemen om de oppervlaktestructuur van de koelribben te optimaliseren. Een typische methode is om meer vinnen op het oppervlak te installeren om het warmteafvoeroppervlak van de radiator te vergroten.
4.3 Selecteer het verpakkingsproces op basis van de werkelijke situatie
De interne warmte die door de LED wordt gegenereerd, kan via de lijmlaag naar de metalen printplaat worden overgebracht en vervolgens via de lijmlaag van de printplaat naar het koellichaam worden overgebracht en vervolgens naar de omgeving worden uitgestraald. Het afdichtingsproces, het hechtmateriaal en het substraatmateriaal zijn de belangrijkste punten van het LED-warmtedissipatieontwerp. De door de LED gegenereerde warmte-energie moet via de verbindingslaag naar het Si-substraat worden overgebracht en vervolgens via het Si-substraat en het hechtmateriaal naar de metalen steunbasis worden overgebracht. De constructie moet goede elektrische en thermische eigenschappen hebben.
4.4 Kies het juiste hechtmateriaal
Om het warmteafvoervermogen van LED-verlichtingsproducten te verbeteren, is het noodzakelijk om geschikte hechtmaterialen te selecteren en goed werk te leveren bij het basisontwerp van LED-verlichtingsproducten. Over het algemeen zullen LED-verlichtingsproducten gebruik maken van zelfklevende materialen, en de zelfklevende materialen zullen worden beïnvloed door de externe temperatuur en vochtigheid. Met de voortdurende ontwikkeling van wetenschap en technologie hebben mensen ook de hechtingsmaterialen verbeterd. Bij het ontwerpen van LED-verlichtingsproducten kunt u geschikte verbindingsmaterialen kiezen op basis van de werkelijke situatie van de verlichtingsproducten, de thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid van de verbindingsmaterialen verbeteren, de interne structuur ervan vereenvoudigen en de warmteafvoercapaciteit van LED-verlichtingsproducten verbeteren.
05 Conclusie
Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie is het, om het probleem van de warmteafvoer van LED-verlichtingsproducten op te lossen, noodzakelijk om geschikte constructiematerialen zoals metalen warmtepijpen te selecteren op basis van de werkelijke situatie. Bij het gebruik van LED-verlichtingsproducten moeten gebruikers niet alleen letten op de warmteafvoerprestaties van de producten, maar ook op de invloed van omgevingsfactoren op de warmteafvoer van LED-verlichtingsproducten.
Populaire tags: aluminium schaafvinnen koellichamen voor led-verlichting, China, leveranciers, fabrikanten, fabriek, aangepast, gratis monster, gemaakt in China
