La razón por la que se calienta la fuente de luz LED
El calentamiento de la unión PN del LED se conduce primero a la superficie de la oblea mediante el propio material semiconductor de la oblea, que tiene una cierta resistencia térmica. Desde la perspectiva del componente LED, dependiendo de la estructura del paquete, también existe una resistencia térmica de diferentes tamaños entre la oblea y el soporte. La suma de estas dos resistencias térmicas constituye la resistencia térmica Rj-a del LED. Desde el punto de vista del usuario, el parámetro Rj-a de un LED específico no se puede cambiar. Este es un problema que las empresas de embalaje de LED deben estudiar, pero es posible reducir el valor Rj-a seleccionando productos o modelos de diferentes fabricantes.
En las luminarias LED, la ruta de transferencia de calor del LED es bastante complicada. La forma principal es LED-PCB-disipador de calor-fluido. Como diseñador de luminarias, el trabajo realmente significativo es optimizar el material de la luminaria y la estructura de disipación de calor para reducir los componentes LED tanto como sea posible. Resistencia térmica entre fluidos.
Como soporte para el montaje de componentes electrónicos, los componentes LED se conectan principalmente a la placa de circuito mediante soldadura. La resistencia térmica general de la placa de circuito de metal es relativamente pequeña. Se utilizan comúnmente sustratos de cobre y sustratos de aluminio, y los sustratos de aluminio tienen un precio relativamente bajo. Ha sido ampliamente adoptado por la industria. La resistencia térmica del sustrato de aluminio varía según el proceso de los diferentes fabricantes. La resistencia térmica aproximada es de 0,6 a 4,0 °C/W y la diferencia de precio es relativamente grande. El sustrato de aluminio generalmente tiene tres capas físicas, una capa de cableado, una capa aislante y una capa de sustrato. La conductividad eléctrica de los materiales aislantes eléctricos generales también es muy pobre, por lo que la resistencia térmica proviene principalmente de la capa aislante y los materiales aislantes utilizados son bastante diferentes. Entre ellos, el medio aislante a base de cerámica tiene la menor resistencia térmica. Un sustrato de aluminio relativamente económico es generalmente una capa aislante de fibra de vidrio o una capa aislante de resina. La resistencia térmica también está relacionada positivamente con el espesor de la capa aislante.
Bajo condiciones de costo y rendimiento, el tipo de sustrato de aluminio y el área del sustrato de aluminio se seleccionan razonablemente. Por el contrario, el diseño correcto de la forma del disipador de calor y la mejor conexión entre el disipador de calor y el sustrato de aluminio es la clave del éxito del diseño de la luminaria. El factor real para determinar la cantidad de disipación de calor es el área de contacto del disipador de calor con el fluido y el caudal del fluido. Las lámparas LED generales se disipan pasivamente por convección natural y la radiación térmica también es uno de los principales métodos de disipación de calor.
Por tanto, podemos analizar los motivos del fallo de las lámparas LED a la hora de disipar el calor:
1. La fuente de luz LED tiene una gran resistencia térmica y la fuente de luz no se disipa. El uso de pasta térmica hará que falle el movimiento de disipación de calor.
2.El sustrato de aluminio se utiliza como fuente de luz de conexión de PCB. Dado que el sustrato de aluminio tiene múltiples resistencias térmicas, la fuente de calor de la fuente de luz no se puede transmitir y el uso de la pasta termoconductora puede provocar que falle el movimiento de disipación de calor.
3. No hay espacio para la amortiguación térmica de la superficie emisora de luz, lo que provocará que falle la disipación de calor de la fuente de luz LED y avance la decadencia de la luz. Las tres razones anteriores son las principales razones del fallo de los equipos de iluminación LED en la industria y no existe una solución más completa. Algunas grandes empresas utilizan el sustrato cerámico para disipar el paquete de perlas de la lámpara, pero no se pueden utilizar ampliamente debido al alto costo.
Por ello se han propuesto algunas mejoras:
1. La rugosidad de la superficie del disipador de calor de la lámpara LED es una de las formas de mejorar eficazmente la capacidad de disipación de calor.
La rugosidad de la superficie significa que no se utiliza una superficie lisa, lo que se puede lograr mediante métodos físicos y químicos. Generalmente, es un método de chorro de arena y oxidación. La coloración es también un método químico, que puede completarse junto con la oxidación. Al diseñar la herramienta de pulido de perfiles, es posible agregar algunas nervaduras a la superficie para aumentar el área de la superficie y mejorar la capacidad de disipación de calor de la lámpara LED.
2. Una forma común de aumentar la capacidad de radiación de calor es utilizar un tratamiento superficial de color negro.