LED光源が発熱する理由
LED の PN 接合加熱は、まず一定の熱抵抗を持つウェハ半導体材料自体によってウェハ表面に伝わります。 LED コンポーネントの観点から見ると、パッケージの構造に応じて、ウェーハとホルダーの間にもさまざまなサイズの熱抵抗が存在します。 これら 2 つの熱抵抗の合計が LED の熱抵抗 Rj-a を構成します。 ユーザーの観点からは、特定の LED の Rj-a パラメータを変更することはできません。 これはLEDパッケージ会社が検討する必要がある問題ですが、異なるメーカーの製品やモデルを選択することでRj-a値を下げることが可能です。
LED 照明器具では、LED の熱伝達経路は非常に複雑です。 主な方法は、LED-PCB-ヒートシンク-液体です。 照明器具の設計者として本当に意味のある仕事は、照明器具の材料と放熱構造を最適化し、LED の部品をできる限り減らすことです。 流体間の熱抵抗。
電子部品を実装するためのキャリアとして、LED 部品は主に半田付けによって回路基板に接続されます。 金属ベースの回路基板の全体的な熱抵抗は比較的小さいです。 一般的には銅基板とアルミニウム基板が使用されており、アルミニウム基板は比較的安価である。 業界で広く採用されています。 アルミニウム基板の熱抵抗は、各メーカーのプロセスによって異なります。 熱抵抗の目安は0.6～4.0℃/Wで、価格差は比較的大きいです。 アルミニウム基板は、通常、配線層、絶縁層、基板層の３つの物理層を有する。 一般的な電気絶縁材料の導電率も非常に低いため、熱抵抗は主に絶縁層に由来し、使用される絶縁材料は大きく異なります。 これらの中で最も熱抵抗が小さいのがセラミック系絶縁媒体である。 比較的安価なアルミニウム基板としては、ガラス繊維絶縁層や樹脂絶縁層が一般的である。 熱抵抗は絶縁層の厚さとも正の関係があります。
コストと性能の条件の下で、アルミニウム基板の種類とアルミニウム基板の面積は合理的に選択されます。 対照的に、ヒートシンクの形状を正しく設計し、ヒートシンクとアルミニウム基板を最適に接続することが、照明器具の設計を成功させる鍵となります。 熱放散量を決定する実際の要因は、ヒートシンクと流体の接触面積と流体の流量です。 一般的な LED ランプは自然対流によって受動的に放熱されますが、熱放射も主な放熱方法の 1 つです。
したがって、LED ランプが熱を放散できない理由を分析できます。
1. LED光源は熱抵抗が大きく、光源が散逸しません。 サーマルペーストを使用すると、放熱動作が失敗する可能性があります。
2.アルミニウム基板はPCB接続光源として使用されます。 アルミ基板は複数の熱抵抗を持っているため、光源の熱が伝わらず、熱伝導性ペーストを使用すると放熱動作ができなくなる可能性があります。
3.発光面に熱緩衝のスペースがないため、LED光源の放熱ができなくなり、光の減衰が進みます。 上記の 3 つの理由が業界における LED 照明機器の失敗の主な理由であり、これ以上に徹底した解決策はありません。 一部の大企業ではランプビーズパッケージの放熱にセラミック基板を使用していますが、コストが高いため広く使用できません。
したがって、いくつかの改善が提案されています。
1. LEDランプのヒートシンクの表面を粗面化することは、放熱能力を効果的に向上させる方法の1つです。
表面を粗くするということは、滑らかな表面が使用されないことを意味し、これは物理的および化学的方法によって達成できます。 一般的にはサンドブラストと酸化処理を行う方法です。 着色も化学的な手法であり、酸化と同時に完成します。 プロファイル研削ツールを設計する際、表面にいくつかのリブを追加して表面積を増やし、LED ランプの放熱能力を向上させることができます。
2. 放熱性を高める方法としては黒色の表面処理が一般的です。