สาเหตุที่แหล่งกำเนิดแสง LED ได้รับความร้อน
การทำความร้อนที่จุดเชื่อมต่อ PN ของ LED จะดำเนินการครั้งแรกกับพื้นผิวของเวเฟอร์โดยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ของเวเฟอร์ซึ่งมีความต้านทานความร้อนในระดับหนึ่ง จากมุมมองของส่วนประกอบ LED ยังมีความต้านทานความร้อนในขนาดที่แตกต่างกันระหว่างแผ่นเวเฟอร์และตัวยึด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของบรรจุภัณฑ์ ผลรวมของความต้านทานความร้อนทั้งสองนี้ประกอบขึ้นเป็นความต้านทานความร้อน Rj-a ของ LED จากมุมมองของผู้ใช้ พารามิเตอร์ Rj-a ของ LED เฉพาะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ นี่เป็นปัญหาที่บริษัทบรรจุภัณฑ์ LED จำเป็นต้องศึกษา แต่ก็สามารถลดค่า Rj-a ได้ด้วยการเลือกผลิตภัณฑ์หรือรุ่นจากผู้ผลิตหลายราย
ในโคมไฟ LED เส้นทางการถ่ายเทความร้อนของ LED ค่อนข้างซับซ้อน วิธีหลักคือ LED-PCB-ฮีทซิงค์-ของเหลว ในฐานะผู้ออกแบบโคมไฟ งานที่มีความหมายจริงๆ คือการเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุตัวโคมไฟและโครงสร้างการกระจายความร้อนเพื่อลดส่วนประกอบของ LED ให้มากที่สุด ความต้านทานความร้อนระหว่างของเหลว
ในฐานะที่เป็นพาหะสำหรับการติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนประกอบ LED ส่วนใหญ่จะเชื่อมต่อกับแผงวงจรโดยการบัดกรี ความต้านทานความร้อนโดยรวมของแผงวงจรที่เป็นโลหะมีขนาดค่อนข้างเล็ก ที่ใช้กันทั่วไปคือพื้นผิวทองแดงและพื้นผิวอลูมิเนียม และพื้นผิวอลูมิเนียมมีราคาค่อนข้างต่ำ ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากอุตสาหกรรม ความต้านทานความร้อนของพื้นผิวอะลูมิเนียมจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกระบวนการของผู้ผลิตแต่ละราย ความต้านทานความร้อนโดยประมาณคือ 0.6-4.0 ° C / W และราคาต่างกันค่อนข้างมาก พื้นผิวอลูมิเนียมโดยทั่วไปมีสามชั้นทางกายภาพ ชั้นสายไฟ ชั้นฉนวน และชั้นของพื้นผิว ค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุฉนวนไฟฟ้าทั่วไปก็ต่ำมากเช่นกัน ดังนั้นความต้านทานความร้อนส่วนใหญ่มาจากชั้นฉนวนและวัสดุฉนวนที่ใช้ค่อนข้างแตกต่างกันมาก ในหมู่พวกเขาสื่อฉนวนที่ใช้เซรามิกมีความต้านทานความร้อนน้อยที่สุด พื้นผิวอะลูมิเนียมที่มีราคาไม่แพงนักโดยทั่วไปจะเป็นชั้นฉนวนใยแก้วหรือชั้นฉนวนเรซิน ความต้านทานความร้อนมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความหนาของชั้นฉนวนด้วย
ภายใต้เงื่อนไขด้านต้นทุนและประสิทธิภาพ ประเภทพื้นผิวอะลูมิเนียมและพื้นที่พื้นผิวอะลูมิเนียมจะถูกเลือกอย่างสมเหตุสมผล ในทางตรงกันข้าม การออกแบบรูปทรงตัวระบายความร้อนที่ถูกต้องและการเชื่อมต่อที่ดีที่สุดระหว่างตัวระบายความร้อนและพื้นผิวอะลูมิเนียมคือกุญแจสู่ความสำเร็จของการออกแบบโคมไฟ ปัจจัยที่แท้จริงในการกำหนดปริมาณการกระจายความร้อนคือพื้นที่สัมผัสของแผ่นระบายความร้อนกับของไหลและอัตราการไหลของของไหล หลอดไฟ LED ทั่วไปจะกระจายไปโดยการพาความร้อนตามธรรมชาติ และการแผ่รังสีความร้อนก็เป็นหนึ่งในวิธีการหลักในการกระจายความร้อน
ดังนั้นเราจึงสามารถวิเคราะห์สาเหตุของความล้มเหลวของหลอดไฟ LED ในการกระจายความร้อนได้:
1. แหล่งกำเนิดแสง LED มีความต้านทานความร้อนสูงและแหล่งกำเนิดแสงไม่กระจายไป การใช้แผ่นระบายความร้อนจะทำให้การกระจายความร้อนล้มเหลว
2. ใช้พื้นผิวอลูมิเนียมเป็นแหล่งกำเนิดแสงเชื่อมต่อ PCB เนื่องจากพื้นผิวอะลูมิเนียมมีความต้านทานความร้อนได้หลายระดับ แหล่งความร้อนของแหล่งกำเนิดแสงจึงไม่สามารถส่งผ่านได้ และการใช้แผ่นนำความร้อนอาจทำให้การเคลื่อนที่ของการกระจายความร้อนล้มเหลว
3. ไม่มีพื้นที่สำหรับการบัฟเฟอร์ความร้อนของพื้นผิวเปล่งแสง ซึ่งจะทำให้การกระจายความร้อนของแหล่งกำเนิดแสง LED ล้มเหลว และการสลายตัวของแสงจะรุนแรงขึ้น เหตุผลสามประการข้างต้นเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้อุปกรณ์ส่องสว่าง LED ล้มเหลวในอุตสาหกรรม และไม่มีวิธีแก้ปัญหาที่ละเอียดถี่ถ้วนอีกต่อไป บริษัทขนาดใหญ่บางแห่งใช้พื้นผิวเซรามิกเพื่อกระจายแพ็คเกจลูกปัดโคมไฟ แต่ไม่สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายได้เนื่องจากมีต้นทุนสูง
ดังนั้นจึงมีการเสนอการปรับปรุงบางประการ:
1. การหยาบพื้นผิวของแผงระบายความร้อนของหลอดไฟ LED เป็นวิธีหนึ่งในการปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การทำให้ผิวหยาบหมายถึงไม่ใช้พื้นผิวเรียบ ซึ่งสามารถทำได้โดยวิธีทางกายภาพและทางเคมี โดยทั่วไปจะเป็นวิธีการพ่นทรายและออกซิเดชั่น การระบายสียังเป็นวิธีการทางเคมีซึ่งสามารถดำเนินการร่วมกับออกซิเดชันได้ เมื่อออกแบบเครื่องมือเจียรโปรไฟล์ คุณสามารถเพิ่มซี่โครงบางส่วนลงบนพื้นผิวเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวเพื่อปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนของหลอดไฟ LED
2. วิธีทั่วไปในการเพิ่มความสามารถในการแผ่รังสีความร้อนคือการใช้การเคลือบพื้นผิวสีดำ