Razlog, zakaj se svetlobni vir LED segreva
Ogrevanje PN spoja LED se najprej izvede na površino rezine s samim polprevodniškim materialom rezine, ki ima določen toplotni upor. Z vidika LED komponente, odvisno od strukture paketa, obstaja tudi toplotni upor različnih velikosti med rezino in držalom. Vsota teh dveh toplotnih uporov predstavlja toplotni upor Rj-a LED. Z vidika uporabnika parametra Rj-a določene LED ni mogoče spremeniti. To je problem, ki ga morajo proizvajalci LED embalaže preučiti, vendar je možno zmanjšati vrednost Rj-a z izbiro izdelkov ali modelov različnih proizvajalcev.
Pri LED-svetilkah je pot prenosa toplote LED precej zapletena. Glavni način je LED-PCB-heatsink-fluid. Kot oblikovalec svetilk je resnično smiselno delo optimizirati material svetilke in strukturo za odvajanje toplote, da čim bolj zmanjšamo število komponent LED. Toplotni upor med tekočinami.
Kot nosilec za montažo elektronskih komponent so LED komponente večinoma povezane na vezje s spajkanjem. Celotna toplotna upornost kovinskega vezja je razmeroma majhna. Običajno se uporabljajo bakreni substrati in aluminijasti substrati, aluminijasti substrati pa so relativno nizki. Industrija ga je na široko sprejela. Toplotna odpornost aluminijaste podlage se razlikuje glede na postopek različnih proizvajalcev. Približna toplotna upornost je 0,6-4,0 ° C / W, razlika v ceni pa je relativno velika. Aluminijasta podlaga ima na splošno tri fizične plasti, plast ožičenja, izolacijsko plast in plast podlage. Električna prevodnost splošnih električnih izolacijskih materialov je prav tako zelo slaba, zato toplotni upor v glavnem izhaja iz izolacijske plasti, uporabljeni izolacijski materiali pa so precej različni. Med njimi ima izolacijski medij na osnovi keramike najmanjši toplotni upor. Relativno poceni aluminijast substrat je na splošno izolacijska plast iz steklenih vlaken ali izolacijska plast iz smole. Toplotna upornost je tudi pozitivno povezana z debelino izolacijske plasti.
Glede na stroške in zmogljivost sta vrsta aluminijaste podlage in površina aluminijaste podlage razumno izbrana. Nasprotno pa sta pravilna zasnova oblike hladilnega telesa in najboljša povezava med hladilnim telom in aluminijastim substratom ključ do uspeha zasnove svetilke. Dejanski dejavnik pri določanju količine odvajanja toplote je kontaktna površina hladilnega telesa s tekočino in hitrost pretoka tekočine. Splošno LED sijalke se pasivno odvajajo z naravno konvekcijo, toplotno sevanje pa je prav tako eden od glavnih načinov odvajanja toplote.
Zato lahko analiziramo razloge za neuspeh LED žarnic pri odvajanju toplote:
1. Vir svetlobe LED ima velik toplotni upor in vir svetlobe se ne razprši. Uporaba termalne paste bo povzročila motnje pri odvajanju toplote.
2. Aluminijasta podlaga se uporablja kot vir svetlobe za povezavo PCB. Ker ima aluminijeva podlaga več toplotnih uporov, vira toplote svetlobnega vira ni mogoče prenesti, uporaba toplotno prevodne paste pa lahko povzroči neuspeh pri odvajanju toplote.
3. Ni prostora za toplotno pufriranje površine, ki oddaja svetlobo, kar bo povzročilo neuspeh pri odvajanju toplote svetlobnega vira LED in razpadanje svetlobe je napredovalo. Zgornji trije razlogi so glavni razlogi za neuspeh opreme za razsvetljavo LED v industriji in ni bolj temeljite rešitve. Nekatera velika podjetja uporabljajo keramični substrat za razpršitev paketa kroglic svetilke, vendar jih ni mogoče široko uporabljati zaradi visokih stroškov.
Zato so bile predlagane nekatere izboljšave:
1. Hrapavljenje površine hladilnega telesa LED sijalke je eden od načinov za učinkovito izboljšanje zmogljivosti odvajanja toplote.
Hrapavljenje površine pomeni, da se ne uporablja gladka površina, kar lahko dosežemo s fizikalnimi in kemičnimi metodami. Na splošno je to metoda peskanja in oksidacije. Barvanje je tudi kemična metoda, ki se lahko zaključi skupaj z oksidacijo. Pri načrtovanju orodja za brušenje profilov je mogoče na površino dodati nekaj reber, da povečate površino in tako izboljšate sposobnost odvajanja toplote LED-svetilke.
2. Pogost način za povečanje zmogljivosti toplotnega sevanja je uporaba črne površinske obdelave.