2024-05-10
اقتراحات لتحسين مستوى تبديد الحرارة لمصابيح LED
اقتراحات لتحسين مستوى تبديد الحرارة لمصابيح LED
تعتمد موثوقية (عمر) تركيبات الإضاءة LED إلى حد كبير على مستوى تبديد الحرارة، لذا فإن تحسين مستوى تبديد الحرارة يعد أحد التقنيات الرئيسية. الغرض الرئيسي منه هو حل الحرارة الزائدة الناتجة عن الشريحة من خلال المشتت الحراري وجسم تبديد الحرارة، وهي مشكلة فنية معقدة للغاية.
دعنا نصفهم بشكل منفصل:
قوة مصابيح LED، والتي تحتاج LED إلى النظر في تبديد الحرارة، تحتاج طاقة LED إلى تبديد الحرارة. Power LED عبارة عن صمام ثنائي باعث للضوء بتيار تشغيل يزيد عن 100 مللي أمبير. هو معيار الخط الصيني بالإشارة إلى تعريف تحالف ASSIST بالولايات المتحدة، وفقًا للنوعين الحاليين من قيمة الجهد الأمامي LED النموذجية 2.1 فولت و3.3 فولت، أي أن طاقة الإدخال في 210 ميجاوات و330 ميجاوات فوق LED هي مصابيح LED للطاقة، تحتاج إلى للنظر في مشكلة تشتت حرارة الجهاز، قد يكون لدى بعض الأشخاص وجهات نظر مختلفة، لكن الممارسة أثبتت ذلك، لتحسين موثوقية (عمر) مصباح LED للطاقة، من الضروري مراعاة تبديد الحرارة لمصباح LED للطاقة.
المعلمات الرئيسية المتعلقة بتبديد الحرارة LED هي المقاومة الحرارية ودرجة حرارة الوصلة وارتفاع درجة الحرارة.
المقاومة الحرارية هي الفرق بين درجة الحرارة الفعالة للجهاز ودرجة حرارة نقطة مرجعية خارجية محددة مقسومة على تبديد طاقة الحالة المستقرة في الجهاز. إنها معلمة مهمة تشير إلى درجة تبديد الحرارة للجهاز. في الوقت الحاضر، المقاومة الحرارية لمصباح الطاقة LED مع تبديد أفضل للحرارة أقل من 10 درجات مئوية /وات، والمقاومة الحرارية المبلغ عنها في الصين أقل من 5 درجات مئوية /وات، ويمكن أن تصل المقاومة الحرارية في الخارج إلى أقل من 3 درجات مئوية /W، مثل القيام بهذا المستوى يمكن أن يضمن عمر مصباح الطاقة.
تشير درجة حرارة الوصلة إلى درجة حرارة تقاطع أشباه الموصلات في جزء التسخين الرئيسي لجهاز LED. إنه يعكس قيمة درجة الحرارة التي يمكن لجهاز LED تحملها في ظل ظروف العمل. ولتحقيق هذه الغاية، حدد برنامج SSL الأمريكي هدفًا يتمثل في تحسين مقاومة الحرارة. لا تزال مقاومة الحرارة للرقاقة والفوسفور عالية جدًا، وقد وصلت درجة حرارة وصلة الشريحة إلى 150 درجة مئوية، والفوسفور عند 130 درجة مئوية، وهو ما لن يكون له أي تأثير على عمر الجهاز. كلما زادت مقاومة الحرارة لرقائق الفوسفور، قلت متطلبات تبديد الحرارة.
هناك عدة ارتفاعات مختلفة في درجات الحرارة، والشيء الذي نتحدث عنه هنا هو: القشرة - ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. ويشير إلى الفرق بين درجة حرارة غلاف جهاز LED (النقطة الساخنة التي يمكن قياسها بواسطة مصباح LED) ودرجة حرارة البيئة (على المستوى المضيء لوحدة الإنارة، على بعد 0.5 متر من المصباح). إنها قيمة درجة حرارة يمكن قياسها مباشرة، ويمكن أن تعكس بشكل مباشر درجة تبديد الحرارة لجهاز LED، وقد أثبتت الممارسة أنه عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 30 درجة مئوية، إذا تم قياس غلاف LED عند 60 درجة مئوية، فإن يجب أن يكون ارتفاع درجة الحرارة 30 درجة مئوية، في هذا الوقت بشكل أساسي لضمان قيمة عمر جهاز LED، مثل ارتفاع درجة الحرارة مرتفع جدًا، سيتم تقليل معدل صيانة مصدر ضوء LED بشكل كبير.
تشير درجة حرارة الوصلة إلى درجة حرارة تقاطع أشباه الموصلات في جزء التسخين الرئيسي لجهاز LED. إنه يعكس قيمة درجة الحرارة التي يمكن لجهاز LED تحملها في ظل ظروف العمل. ولتحقيق هذه الغاية، حدد برنامج SSL الأمريكي هدفًا يتمثل في تحسين مقاومة الحرارة. لا تزال مقاومة الحرارة للرقاقة والفوسفور عالية جدًا، وقد وصلت درجة حرارة وصلة الشريحة إلى 150 درجة مئوية، والفوسفور عند 130 درجة مئوية، وهو ما لن يكون له أي تأثير على عمر الجهاز. كلما زادت مقاومة الحرارة لرقائق الفوسفور، قلت متطلبات تبديد الحرارة.
هناك عدة ارتفاعات مختلفة في درجات الحرارة، والشيء الذي نتحدث عنه هنا هو: القشرة - ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. ويشير إلى الفرق بين درجة حرارة غلاف جهاز LED (النقطة الساخنة التي يمكن قياسها بواسطة مصباح LED) ودرجة حرارة البيئة (على المستوى المضيء لوحدة الإنارة، على بعد 0.5 متر من المصباح). إنها قيمة درجة حرارة يمكن قياسها مباشرة، ويمكن أن تعكس بشكل مباشر درجة تبديد الحرارة لجهاز LED، وقد أثبتت الممارسة أنه عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 30 درجة مئوية، إذا تم قياس غلاف LED عند 60 درجة مئوية، فإن يجب أن يكون ارتفاع درجة الحرارة 30 درجة مئوية، في هذا الوقت بشكل أساسي لضمان قيمة عمر جهاز LED، مثل ارتفاع درجة الحرارة مرتفع جدًا، سيتم تقليل معدل صيانة مصدر ضوء LED بشكل كبير.
مشاكل تبديد الحرارة الجديدة لمصابيح LED:
مع تطور منتجات الإضاءة LED، هناك تقنيتان جديدتان: أولاً، من أجل زيادة التدفق الضوئي للأنبوب الواحد، يتم حقن كثافة تيار أكبر، كما هو مذكور أدناه، بحيث تولد الشريحة المزيد من الحرارة وتحتاج إلى التبديد حرارة. ثانيًا، تعبئة الهيكل الجديد، مع زيادة طاقة مصدر ضوء LED، فإن الحاجة إلى حزمة تجميع شرائح LED متعددة الطاقة معًا، مثل هيكل COB، والمصابيح المعيارية، وما إلى ذلك، ستنتج المزيد من الحرارة، والحاجة إلى هيكل أكثر فعالية لتبديد الحرارة والتدابير التي تطرح موضوعات جديدة لتبديد الحرارة، وإلا فإنها ستؤثر بشكل كبير على أداء وعمر مصابيح LED.
في الوقت الحاضر، تبلغ كفاءة تبديد الحرارة الإجمالية لمصابيح LED 50% فقط، وهناك الكثير من الكهرباء لتصبح ساخنة. ثانيًا، ستنتج مصابيح LED عالية الكثافة الحالية والمصابيح المعيارية حرارة مهدرة أكثر تركيزًا، والتي تحتاج إلى تبديد جيد للحرارة.
في الوقت الحاضر، تبلغ كفاءة تبديد الحرارة الإجمالية لمصابيح LED 50% فقط، وهناك الكثير من الكهرباء لتصبح ساخنة. ثانيًا، ستنتج مصابيح LED عالية الكثافة الحالية والمصابيح المعيارية حرارة مهدرة أكثر تركيزًا، والتي تحتاج إلى تبديد جيد للحرارة.
لتحسين مستوى تبديد الحرارة نقدم الاقتراحات التالية:
1)، من شريحة LED، من الضروري اعتماد هيكل جديد وعملية جديدة لتحسين المقاومة للحرارة لدرجة حرارة تقاطع شريحة LED، وكذلك مقاومة الحرارة للمواد الأخرى، بحيث يتم تقليل ظروف تبديد الحرارة.
2) تقليل المقاومة الحرارية لأجهزة LED، واستخدام هيكل التغليف الجديد، والعملية الجديدة، واختيار مواد جديدة ذات توصيل حراري جيد ومقاومة للحرارة، بما في ذلك مادة الربط بين المعادن، وخليط الفوسفور، وما إلى ذلك، لذلك أن المقاومة الحرارية هي ≥10 درجة مئوية/واط أو أقل.
3) تقليل ارتفاع درجة الحرارة، حاول استخدام الموصلية الحرارية الجيدة لمواد تبديد الحرارة، في التصميم يتطلب قناة تهوية جيدة، بحيث تتشتت الحرارة المهدرة في أسرع وقت ممكن، يجب أن تكون درجة الحرارة أقل من 30 درجة مئوية. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي ذكر تحسين مستوى تبديد الحرارة للمصابيح المعيارية في جدول الأعمال.
4)، هناك العديد من الطرق لتبديد الحرارة، مثل استخدام القنوات الحرارية، بطبيعة الحال، جيد جدا، ولكن للنظر في عامل التكلفة، في التصميم يجب أن تأخذ في الاعتبار أداء التكلفة.
بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم مصابيح LED بالإضافة إلى تحسين كفاءة المصابيح، ومتطلبات توزيع الضوء، والمظهر الجميل، لتحسين مستوى تبديد الحرارة، واستخدام مواد التوصيل الحراري الجيدة، ويذكر أن جسم تبديد الحرارة مطلي بمادة وفي بعض المواد النانوية زادت موصليتها الحرارية بنسبة 30%. بالإضافة إلى ذلك، للحصول على خصائص ميكانيكية وإحكام أفضل، يجب أن يكون جسم تبديد الحرارة أيضًا مقاومًا للغبار، ويجب أن يكون ارتفاع درجة حرارة مصباح LED أقل من 30 درجة مئوية.
2) تقليل المقاومة الحرارية لأجهزة LED، واستخدام هيكل التغليف الجديد، والعملية الجديدة، واختيار مواد جديدة ذات توصيل حراري جيد ومقاومة للحرارة، بما في ذلك مادة الربط بين المعادن، وخليط الفوسفور، وما إلى ذلك، لذلك أن المقاومة الحرارية هي ≥10 درجة مئوية/واط أو أقل.
3) تقليل ارتفاع درجة الحرارة، حاول استخدام الموصلية الحرارية الجيدة لمواد تبديد الحرارة، في التصميم يتطلب قناة تهوية جيدة، بحيث تتشتت الحرارة المهدرة في أسرع وقت ممكن، يجب أن تكون درجة الحرارة أقل من 30 درجة مئوية. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي ذكر تحسين مستوى تبديد الحرارة للمصابيح المعيارية في جدول الأعمال.
4)، هناك العديد من الطرق لتبديد الحرارة، مثل استخدام القنوات الحرارية، بطبيعة الحال، جيد جدا، ولكن للنظر في عامل التكلفة، في التصميم يجب أن تأخذ في الاعتبار أداء التكلفة.
بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم مصابيح LED بالإضافة إلى تحسين كفاءة المصابيح، ومتطلبات توزيع الضوء، والمظهر الجميل، لتحسين مستوى تبديد الحرارة، واستخدام مواد التوصيل الحراري الجيدة، ويذكر أن جسم تبديد الحرارة مطلي بمادة وفي بعض المواد النانوية زادت موصليتها الحرارية بنسبة 30%. بالإضافة إلى ذلك، للحصول على خصائص ميكانيكية وإحكام أفضل، يجب أن يكون جسم تبديد الحرارة أيضًا مقاومًا للغبار، ويجب أن يكون ارتفاع درجة حرارة مصباح LED أقل من 30 درجة مئوية.
