Powód, dla którego źródło światła LED się nagrzewa
Ogrzewanie złącza PN diody LED jest najpierw prowadzone na powierzchnię płytki przez sam materiał półprzewodnikowy, który ma określony opór cieplny. Z punktu widzenia elementu LED, w zależności od konstrukcji opakowania, pomiędzy płytką a oprawką występuje również opór cieplny o różnej wielkości. Suma tych dwóch oporów cieplnych stanowi opór cieplny Rj-a diody LED. Z punktu widzenia użytkownika parametr Rj-a konkretnej diody LED nie podlega zmianie. Jest to problem, który muszą zbadać firmy produkujące opakowania LED, ale możliwe jest zmniejszenie wartości Rj-a poprzez wybór produktów lub modeli różnych producentów.
W oprawach LED droga przenoszenia ciepła przez diody LED jest dość skomplikowana. Głównym sposobem jest płyn do radiatora LED-PCB. Dla mnie, projektanta opraw, naprawdę znaczącą pracą jest optymalizacja materiału oprawy i struktury odprowadzania ciepła, aby w jak największym stopniu ograniczyć elementy LED. Opór cieplny pomiędzy płynami.
Jako nośnik do montażu elementów elektronicznych, elementy LED są łączone z płytką drukowaną głównie poprzez lutowanie. Ogólny opór cieplny płytki drukowanej na bazie metalu jest stosunkowo niewielki. Powszechnie stosowane są podłoża miedziane i podłoża aluminiowe, a podłoża aluminiowe mają stosunkowo niską cenę. Zostało ono powszechnie przyjęte w branży. Opór cieplny podłoża aluminiowego różni się w zależności od procesu różnych producentów. Przybliżony opór cieplny wynosi 0,6-4,0°C/W, a różnica w cenie jest stosunkowo duża. Podłoże aluminiowe ma zazwyczaj trzy warstwy fizyczne, warstwę okablowania, warstwę izolacyjną i warstwę podłoża. Przewodność elektryczna ogólnych materiałów elektroizolacyjnych jest również bardzo słaba, więc opór cieplny pochodzi głównie z warstwy izolacyjnej, a użyte materiały izolacyjne są zupełnie inne. Wśród nich nośnik izolacyjny na bazie ceramiki ma najmniejszy opór cieplny. Stosunkowo niedrogim podłożem aluminiowym jest na ogół warstwa izolacyjna z włókna szklanego lub warstwa izolacyjna z żywicy. Opór cieplny jest również dodatnio powiązany z grubością warstwy izolacyjnej.
Biorąc pod uwagę koszty i wydajność, rozsądnie wybiera się rodzaj podłoża aluminiowego i powierzchnię podłoża aluminiowego. Natomiast prawidłowe zaprojektowanie kształtu radiatora oraz najlepsze połączenie radiatora z aluminiowym podłożem jest kluczem do sukcesu konstrukcji oprawy. Prawdziwym czynnikiem wpływającym na wielkość rozpraszania ciepła jest powierzchnia styku radiatora z płynem oraz natężenie przepływu płynu. Ogólne lampy LED są pasywnie rozpraszane przez naturalną konwekcję, a promieniowanie cieplne jest również jedną z głównych metod rozpraszania ciepła.
Dlatego możemy przeanalizować przyczyny niepowodzenia lamp LED w odprowadzaniu ciepła:
1. Źródło światła LED ma duży opór cieplny, a źródło światła nie rozprasza się. Użycie pasty termicznej spowoduje nieprawidłowe odprowadzanie ciepła.
2. Podłoże aluminiowe służy jako źródło światła do podłączenia PCB. Ponieważ podłoże aluminiowe ma wiele oporów cieplnych, źródło ciepła źródła światła nie może być przenoszone, a użycie pasty termoprzewodzącej może spowodować niepowodzenie ruchu rozpraszania ciepła.
3. Nie ma miejsca na buforowanie termiczne powierzchni emitującej światło, co spowoduje awarię rozpraszania ciepła źródła światła LED i zaawansowany zanik światła. Powyższe trzy przyczyny są głównymi przyczynami awarii sprzętu oświetleniowego LED w branży i nie ma bardziej szczegółowego rozwiązania. Niektóre duże firmy wykorzystują podłoże ceramiczne do rozpraszania pakietu koralików lampowych, ale nie mogą one być powszechnie stosowane ze względu na wysokie koszty.
Dlatego zaproponowano pewne ulepszenia:
1. Chropowatość powierzchni radiatora lampy LED jest jednym ze sposobów skutecznej poprawy zdolności odprowadzania ciepła.
Chropowatość powierzchni oznacza, że nie stosuje się gładkiej powierzchni, którą można uzyskać metodami fizycznymi i chemicznymi. Generalnie jest to metoda piaskowania i utleniania. Barwienie to także metoda chemiczna, którą można zakończyć łącznie z utlenianiem. Projektując narzędzie do szlifowania profili, można dodać do powierzchni pewne żebra, aby zwiększyć jej powierzchnię i poprawić zdolność rozpraszania ciepła przez lampę LED.
2. Powszechnym sposobem zwiększenia zdolności do promieniowania cieplnego jest zastosowanie obróbki powierzchni w kolorze czarnym.