سبب تسخين مصدر ضوء LED
يتم إجراء تسخين الوصلة PN الخاص بـ LED أولاً على سطح الرقاقة بواسطة مادة أشباه الموصلات الخاصة بالرقاقة نفسها، والتي تتمتع بمقاومة حرارية معينة. من منظور مكون LED، اعتمادًا على هيكل العبوة، هناك أيضًا مقاومة حرارية بأحجام مختلفة بين الرقاقة والحامل. يشكل مجموع هاتين المقاومتين الحراريتين المقاومة الحرارية Rj-a لمصباح LED. من وجهة نظر المستخدم، لا يمكن تغيير معلمة Rj-a الخاصة بمؤشر LED محدد. هذه مشكلة تحتاج شركات التعبئة والتغليف LED إلى دراستها، ولكن من الممكن تقليل قيمة Rj-a عن طريق اختيار منتجات أو نماذج من شركات مصنعة مختلفة.
في مصابيح LED، يكون مسار نقل الحرارة لـ LED معقدًا للغاية. الطريقة الرئيسية هي سائل المبدد الحراري LED-PCB. كمصمم لوحدات الإنارة، فإن العمل الهادف حقًا هو تحسين مادة وحدة الإنارة وهيكل تبديد الحرارة لتقليل مكونات LED قدر الإمكان. المقاومة الحرارية بين السوائل.
باعتبارها حاملًا لتركيب المكونات الإلكترونية، فإن مكونات LED متصلة بشكل أساسي بلوحة الدائرة عن طريق اللحام. المقاومة الحرارية الإجمالية للوحة الدائرة المعدنية صغيرة نسبيًا. تستخدم عادة ركائز النحاس وركائز الألومنيوم، وركائز الألومنيوم منخفضة نسبيا في السعر. لقد تم اعتماده على نطاق واسع من قبل الصناعة. تختلف المقاومة الحرارية لركيزة الألومنيوم اعتمادًا على عملية الشركات المصنعة المختلفة. المقاومة الحرارية التقريبية هي 0.6-4.0 درجة مئوية/ث، وفرق السعر كبير نسبيًا. تتكون ركيزة الألومنيوم بشكل عام من ثلاث طبقات مادية، طبقة الأسلاك، وطبقة عازلة، وطبقة الركيزة. الموصلية الكهربائية للمواد العازلة الكهربائية العامة أيضًا سيئة جدًا، وبالتالي فإن المقاومة الحرارية تأتي بشكل أساسي من الطبقة العازلة، والمواد العازلة المستخدمة مختلفة تمامًا. من بينها، تتمتع الوسائط العازلة القائمة على السيراميك بأصغر مقاومة حرارية. عادة ما تكون ركيزة الألومنيوم الرخيصة نسبيًا عبارة عن طبقة عازلة من الألياف الزجاجية أو طبقة عازلة من الراتنج. ترتبط المقاومة الحرارية أيضًا بشكل إيجابي بسمك الطبقة العازلة.
في ظل ظروف التكلفة والأداء، يتم اختيار نوع ركيزة الألومنيوم ومنطقة ركيزة الألومنيوم بشكل معقول. في المقابل، فإن التصميم الصحيح لشكل المشتت الحراري وأفضل اتصال بين المشتت الحراري وركيزة الألومنيوم هو مفتاح نجاح تصميم وحدة الإنارة. العامل الحقيقي في تحديد كمية تبديد الحرارة هو منطقة تلامس المشتت الحراري مع السائل ومعدل تدفق السائل. يتم تبديد مصابيح LED العامة بشكل سلبي عن طريق الحمل الحراري الطبيعي، كما يعد الإشعاع الحراري أيضًا أحد الطرق الرئيسية لتبديد الحرارة.
لذلك يمكننا تحليل أسباب فشل مصابيح LED في تبديد الحرارة:
1. مصدر الضوء LED لديه مقاومة حرارية كبيرة، ومصدر الضوء لا يتبدد. سيؤدي استخدام المعجون الحراري إلى فشل حركة تبديد الحرارة.
2. يتم استخدام الركيزة الألومنيوم كمصدر ضوء اتصال ثنائي الفينيل متعدد الكلور. نظرًا لأن الركيزة المصنوعة من الألومنيوم تتمتع بمقاومات حرارية متعددة، فلا يمكن نقل مصدر الحرارة لمصدر الضوء، وقد يؤدي استخدام المعجون الموصل للحرارة إلى فشل حركة تبديد الحرارة.
3. لا توجد مساحة للتخزين الحراري للسطح الباعث للضوء، مما سيؤدي إلى فشل تبديد الحرارة لمصدر ضوء LED، ويتم تقدم تسوس الضوء. الأسباب الثلاثة المذكورة أعلاه هي الأسباب الرئيسية لفشل معدات الإضاءة LED في الصناعة، ولا يوجد حل أكثر شمولاً. تستخدم بعض الشركات الكبيرة الركيزة الخزفية لتبديد حزمة حبة المصباح، لكن لا يمكن استخدامها على نطاق واسع بسبب التكلفة العالية.
ولذلك، تم اقتراح بعض التحسينات:
1. إن خشونة سطح المشتت الحراري لمصباح LED هي إحدى الطرق لتحسين قدرة تبديد الحرارة بشكل فعال.
تعني خشونة السطح عدم استخدام سطح أملس، وهو ما يمكن تحقيقه بالطرق الفيزيائية والكيميائية. بشكل عام، إنها طريقة لتفجير الرمل والأكسدة. التلوين هو أيضًا طريقة كيميائية يمكن استكمالها بالأكسدة. عند تصميم أداة طحن التشكيل الجانبي، من الممكن إضافة بعض الأضلاع إلى السطح لزيادة مساحة السطح لتحسين قدرة تبديد الحرارة لمصباح LED.
2. الطريقة الشائعة لزيادة قدرة الإشعاع الحراري هي استخدام معالجة السطح باللون الأسود.