LED ışık kaynağının ısıtılmasının nedeni
LED'in PN bağlantı noktası ısıtması ilk önce levhanın yüzeyine belirli bir termal dirence sahip olan levha yarı iletken malzemenin kendisi tarafından iletilir. LED bileşeni açısından bakıldığında paketin yapısına bağlı olarak levha ile tutucu arasında farklı boyutlarda ısıl direnç de bulunmaktadır. Bu iki termal direncin toplamı LED'in termal direnci Rj-a'yı oluşturur. Kullanıcı açısından bakıldığında belirli bir LED'in Rj-a parametresi değiştirilemez. Bu, LED ambalaj firmalarının araştırması gereken bir sorundur ancak farklı üreticilerin ürün veya modellerini seçerek Rj-a değerini düşürmek mümkündür.
LED armatürlerde LED'in ısı transfer yolu oldukça karmaşıktır. Ana yol LED-PCB-soğutucu-sıvıdır. Bir armatür tasarımcısı olarak asıl anlamlı çalışma, LED bileşenlerini mümkün olduğu kadar azaltmak için armatür malzemesini ve ısı dağıtım yapısını optimize etmektir. Akışkanlar arasındaki ısıl direnç.
Elektronik bileşenlerin montajı için bir taşıyıcı olarak LED bileşenleri esas olarak devre kartına lehimleme yoluyla bağlanır. Metal bazlı devre kartının genel termal direnci nispeten küçüktür. Yaygın olarak kullanılanlar bakır substratlar ve alüminyum substratlardır ve alüminyum substratların fiyatı nispeten düşüktür. Endüstri tarafından geniş çapta benimsenmiştir. Alüminyum alt tabakanın termal direnci, farklı üreticilerin proseslerine bağlı olarak değişir. Yaklaşık termal direnci 0,6-4,0°C/W olup fiyat farkı nispeten büyüktür. Alüminyum alt tabaka genellikle üç fiziksel katmana sahiptir; bir kablo katmanı, bir yalıtım katmanı ve bir alt katman katmanı. Genel elektrik yalıtım malzemelerinin elektriksel iletkenliği de çok zayıftır, dolayısıyla termal direnç esas olarak yalıtım katmanından gelir ve kullanılan yalıtım malzemeleri oldukça farklıdır. Bunlar arasında seramik bazlı yalıtım ortamı en küçük termal dirence sahiptir. Nispeten ucuz bir alüminyum alt tabaka genellikle bir cam elyaf yalıtım katmanı veya bir reçine yalıtım katmanıdır. Termal direnç aynı zamanda yalıtım katmanının kalınlığıyla da pozitif ilişkilidir.
Maliyet ve performans koşulları altında, alüminyum alt tabaka türü ve alüminyum alt tabaka alanı makul şekilde seçilir. Bunun aksine, ısı emici şeklinin doğru tasarımı ve ısı emici ile alüminyum alt tabaka arasındaki en iyi bağlantı, armatür tasarımının başarısının anahtarıdır. Isı yayılımı miktarının belirlenmesinde asıl faktör, soğutucunun akışkanla temas alanı ve akışkanın akış hızıdır. Genel LED lambalar doğal konveksiyon yoluyla pasif olarak dağıtılır ve termal radyasyon da ısı dağıtımının ana yöntemlerinden biridir.
Dolayısıyla LED lambaların ısıyı dağıtamamasının nedenlerini analiz edebiliriz:
1. LED ışık kaynağının büyük bir termal direnci vardır ve ışık kaynağı dağılmaz. Termal macun kullanımı ısı dağıtma hareketinin başarısız olmasına neden olacaktır.
2. Alüminyum alt tabaka PCB bağlantısı ışık kaynağı olarak kullanılır. Alüminyum alt tabaka birden fazla termal dirence sahip olduğundan, ışık kaynağının ısı kaynağı iletilemez ve termal iletken macunun kullanılması, ısı dağıtma hareketinin başarısız olmasına neden olabilir.
3. Işık yayan yüzeyin termal tamponlaması için yer yoktur, bu da LED ışık kaynağının ısı dağılımının başarısız olmasına ve ışık çürümesinin ilerlemesine neden olur. Yukarıdaki üç neden, LED aydınlatma ekipmanlarının sektördeki başarısızlığının ana nedenleridir ve daha kapsamlı bir çözüm yoktur. Bazı büyük şirketler lamba boncuk paketini dağıtmak için seramik alt tabakayı kullanıyor ancak yüksek maliyet nedeniyle yaygın olarak kullanılamıyor.
Bu nedenle bazı iyileştirmeler önerildi:
1. LED lambanın ısı emicisinin yüzeyinin pürüzlendirilmesi, ısı dağıtma kapasitesini etkili bir şekilde iyileştirmenin yollarından biridir.
Yüzey pürüzlendirme, fiziksel ve kimyasal yöntemlerle elde edilebilecek düzgün bir yüzeyin kullanılmaması anlamına gelir. Genel olarak kumlama ve oksidasyon yöntemidir. Renklendirme aynı zamanda oksidasyonla birlikte tamamlanabilen kimyasal bir yöntemdir. Profil taşlama aletini tasarlarken, LED lambanın ısı dağıtma özelliğini geliştirmek için yüzey alanını artırmak amacıyla yüzeye bazı kaburgalar eklemek mümkündür.
2. Isı yayma kapasitesini arttırmanın yaygın bir yolu, siyah renkli bir yüzey işlemi kullanmaktır.