ما هو المشتت الحراري لمصابيح LED؟

كيف تعمل مصابيح LED على تقليل الحرارة؟

في ظل الظروف العادية ، هناك ثلاث طرق لنقل الحرارة: التوصيل والحمل الحراري والإشعاع. التوصيل يعني أن الحرارة بين الأجسام الملامسة مباشرة تنتقل من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة. يستخدم الحمل الحراري الذي ينقل الحرارة تدفق السوائل ، في حين أن الإشعاع لا يتطلب أي وسط ، ويطلق جسم التسخين الحرارة مباشرة إلى الفضاء المحيط.

في التطبيقات العملية ، فإن المقياس الرئيسي لتبديد الحرارة لتركيبات إضاءة LED عالية الطاقة هو استخدام مبدد حراري. ينقل المشتت الحراري حرارة الشريحة إلى المشتت الحراري من خلال التلامس الدقيق مع سطح الشريحة. المبدد الحراري عادة ما يكون موصلا حراريا مع العديد من الزعانف. يزيد سطحه الممتد بالكامل بشكل كبير من الإشعاع الحراري ، ويمكن للهواء المتداول أيضا أن يسلب المزيد من الطاقة الحرارية.

على غرار قانون أوم الأساسي في حساب الدائرة ، فإن حساب تبديد الحرارة له صيغة أساسية للغاية

الفرق في درجة الحرارة = المقاومة الحرارية * استهلاك الطاقة

في حالة المشتت الحراري ، تصبح مقاومة إطلاق الحرارة بين المشتت الحراري والهواء المحيط به هي المقاومة الحرارية ، ويتم تمثيل حجم تدفق الحرارة بين المشتت الحراري والفضاء من خلال استهلاك الطاقة للرقاقة. وبهذه الطريقة ، بسبب المقاومة الحرارية عندما يتدفق تدفق الحرارة من المبدد الحراري إلى الهواء ، يتم توليد فرق معين في درجة الحرارة بين المشتت الحراري والهواء ، تماما مثل التيار المتدفق عبر المقاومة سيولد جهدا. وبالمثل ، ستكون هناك مقاومة حرارية معينة بين المبدد الحراري وسطح الشريحة. وحدة المقاومة الحرارية هي °C / W. عند اختيار بالوعة حرارية بالإضافة إلى اعتبارات الحجم الميكانيكي ، فإن أهم معلمة هي المقاومة الحرارية للمبدد الحراري. كلما كانت المقاومة الحرارية أصغر ، كلما كانت قدرة تبديد الحرارة للرادياتير أقوى.

فيما يلي مثال على حساب المقاومة الحرارية في تصميم الدائرة:

متطلبات التصميم:

رقاقة الطاقة 18.4W

لا يمكن أن تتجاوز درجة الحرارة القصوى لدرجة حرارة سطح الشريحة 85 درجة مئوية

درجة الحرارة المحيطة (الحد الأقصى) 45 درجة مئوية

المقاومة الحرارية بين المشتت الحراري والشريحة هي 0.1 درجة مئوية / واط

حساب المقاومة الحرارية R للرادياتير المطلوب

(R + 0.1) * 18w = 85 °C -45 °C ، احصل على R = 2 °C / W

فقط عندما تكون المقاومة الحرارية للمشتت الحراري المحدد أقل من 2 درجة مئوية / واط ، يمكننا التأكد من أن درجة حرارة تقاطع الشريحة لن تتجاوز 85 درجة مئوية. بالطبع ، من الأكثر احترافية تحقيق الحساب الدقيق من خلال المعدات ، وهي أيضا الطريقة التي نتخذها.

ما هي أنواع المصارف الحرارية؟

بالإضافة إلى توصيل الحرارة بسرعة من مصدر الحرارة إلى ظهور المشتت الحراري ، فإن الشيء الرئيسي لأي مبدد حراري هو إشعاع الحرارة إلى البيئة عن طريق الحمل الحراري والإشعاع. يتعامل التوصيل الحراري فقط مع طريقة نقل الحرارة ، والحمل الحراري هو الوظيفة الرئيسية للمشتت الحراري. تتأثر وظيفة المشتت الحراري بشكل رئيسي بقدرة منطقة تبديد الحرارة وشكلها وشدة الحمل الحراري الطبيعية. الإشعاع الحراري هو مجرد وظيفة مساعدة. نظرا لأن مصابيح LED تعمل بحرارة عالية ، يجب استخدام سبائك الألومنيوم ذات الموصلية الحرارية الأعلى. بشكل عام ، هناك بالوعات حرارية من الألومنيوم المختوم ، ومصارف حرارة الألومنيوم المبثوق ، والمصارف الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المصبوب ، والمصارف الحرارية المصنوعة من الألومنيوم البارد أو الحراري.

• ختم المصارف الحرارية الألومنيوم
  أثناء عملية التصنيع ، يتم ختم الزعانف المعدنية ثم لحامها إلى القاعدة. وتستخدم هذه عادة في تطبيقات الإضاءة منخفضة الطاقة. يتميز المبرد المختوم بمزايا أتمتة الإنتاج السهلة والتكلفة المنخفضة. لكن العيب الأكبر هو الأداء الضعيف.

• بالوعات حرارية من الألومنيوم المبثوق
  معظم المصارف الحرارية مصنوعة من الألومنيوم المبثوق ، وهذه العملية مفيدة لمعظم التطبيقات. إنه غير مكلف ويمكنه بسهولة تحديد المواصفات. العيب الرئيسي للمشعات المبثوقة هو أن الحجم محدود بأقصى عرض للبثق.

• بالوعات حرارية من الألومنيوم المصبوب
  إنه الخيار الأكثر شيوعا في الوقت الحاضر ، مع الموصلية الحرارية من 70-90W / m.K ، والكفاءة الحرارية العالية ، والأشكال المتغيرة ، والميكنة والأتمتة السهلة. يقتصر المشتت الحراري من الألومنيوم المصبوب على زعانف أكثر سمكا ، مما يجعله مثاليا لتطبيقات الحمل الحراري الطبيعية.

• بالوعات حرارية من الألومنيوم الباردة أو الحرارية
  تصنع المشعات المزورة عن طريق ضغط الألومنيوم أو النحاس ولها العديد من التطبيقات. يمكن أن يكون المبرد مزروقا على البارد أو مزورا ساخنا. هذه المنتجات لديها الموصلية الحرارية الجيدة ، والعديد من خيارات المواد ، وهيكل تبديد الحرارة الجيد ، وصغر الحجم ، وخفيفة الوزن. ومع ذلك ، فهي مكلفة لإنتاجها.

خافضات الحرارة للشركة المصنعة للإضاءة BW

يعتمد اختيار المبرد على الوضع المحدد لأداء كل جزء من المنتج. تلك التي نستخدمها أكثر من غيرها هي خافضات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم المصبوب بالقوالب ، لأضواء الشوارع LED ، وأضواء منطقة LED ، وأضواء LED عالية الخليج ، والأضواء الكاشفة ، وتركيبات حزمة الحائط. تستخدم بعض منتجات الإضاءة الشمسية الألومنيوم المصبوب بالقالب ، وبعضها يستخدم مشعات الألومنيوم المبثوقة. تتميز مصابيح الاستاد LED بقوة عالية نسبيا ومتطلبات عالية لتبديد الحرارة ، لذلك يتم اختيار خافضات حرارة الألومنيوم المزورة على البارد.