Zašto LED svjetla trebaju hladnjake?
Svjetleće{0}}diode (LED) su poluvodički uređaji koji pretvaraju električnu energiju u svjetlosnu, ali dio električne energije pretvara se u toplinsku energiju. Temperatura pri kojoj se toplinska energija prenosi s LED svjetlosnih kuglica na PCB ploču naziva se temperatura spoja, a raspad svjetlosti ili životni vijek LED diode izravno je povezan s temperaturom spoja. Ako rasipanje topline nije dobro, temperatura spoja će biti visoka, a životni vijek kratak. Stoga se samo što prije izvozom toplinske energije može učinkovito smanjiti temperatura LED svjetala. Napajanje se može zaštititi od rada u stalnom okruženju visokih{1}}temperatura i izbjeći prerano starenje LED izvora svjetlosti zbog dugotrajnog-rad na visokim{3}}ima.
Kako LED rasvjetna tijela smanjuju toplinu?
U normalnim uvjetima postoje tri načina prijenosa topline: vođenje, konvekcija i zračenje. Kondukcija znači da se toplina između objekata u izravnom kontaktu prenosi s onog s višom temperaturom na onaj s nižom temperaturom. Konvekcija prenosi toplinu pomoću protoka tekućine, dok za zračenje nije potreban nikakav medij, a grijaći objekt oslobađa toplinu izravno u okolni prostor.
U praktičnim primjenama, glavna mjera za rasipanje topline-LED rasvjetnih tijela velike snage je korištenje hladnjaka. Hladnjak prenosi toplinu čipa na hladnjak kroz precizan kontakt s površinom čipa. Hladnjak je obično toplinski vodič s mnogo rebara. Njegova potpuno proširena površina uvelike povećava toplinsko zračenje, a cirkulirajući zrak također može oduzeti više toplinske energije.
Slično najosnovnijem Ohmovom zakonu u proračunu strujnog kruga, izračun odvođenja topline ima najosnovniju formulu
temperaturna razlika=toplinski otpor * potrošnja energije
U slučaju hladnjaka, otpor oslobađanja topline između hladnjaka i okolnog zraka postaje toplinski otpor, a veličina toka topline između hladnjaka i prostora predstavlja potrošnju energije čipa. Na taj način, zbog toplinskog otpora kada toplinski tok teče iz hladnjaka u zrak, stvara se određena temperaturna razlika između hladnjaka i zraka, baš kao što će struja koja teče kroz otpor generirati napon. Slično, postojat će određeni toplinski otpor između hladnjaka i površine čipa. Jedinica toplinskog otpora je stupanj /W. Prilikom odabira hladnjaka, uz razmatranje mehaničke veličine, najvažniji parametar je toplinska otpornost hladnjaka. Što je toplinski otpor manji, to je jači kapacitet odvođenja topline radijatora.
Slijedi primjer izračuna toplinskog otpora u dizajnu strujnog kruga:
Zahtjevi dizajna:
Snaga čipa 18,4w
Maksimalna temperatura površine čipa ne može prijeći 85 stupnjeva
Temperatura okoline (maksimalno) 45 stupnjeva
Toplinski otpor između hladnjaka i čipa je 0,1 stupanj/W
Izračunajte toplinski otpor R potrebnog radijatora
(R plus 0.1)*18w=85 stupnjeva -45 stupnjeva, dobijete R=2 stupanj/W
Samo kada je toplinski otpor odabranog hladnjaka manji od 2 stupnja/W, možemo osigurati da temperatura spoja čipa neće prijeći 85 stupnjeva. Naravno, profesionalnije je realizirati precizan proračun kroz opremu, što je također način na koji mi idemo.
koje vrste hladnjaka?
Osim brzog provođenja topline od izvora topline do izgleda hladnjaka, glavna stvar svakog hladnjaka je da zrači toplinu u okolinu konvekcijom i zračenjem. Provođenje topline bavi se samo načinom prijenosa topline, a konvekcija topline je glavna funkcija hladnjaka. Na funkciju hladnjaka uglavnom utječu sposobnost površine odvođenja topline, oblik i prirodni intenzitet konvekcije. Toplinsko zračenje je samo pomoćna funkcija. Budući da LED diode rade s visokom toplinom, moraju se koristiti aluminijske legure veće toplinske vodljivosti. Općenito, postoje žigosani aluminijski rashladni elementi, ekstrudirani aluminijski hladnjaki, hladnjaci od tlačno-lijevanog aluminija, hladni ili toplinski kovani aluminijski hladnjaci.
Štancanje aluminijskih hladnjaka
Tijekom procesa proizvodnje metalne peraje se žigošu i zatim zavaruju na podnožje. Oni se obično koriste u aplikacijama s malo-osvjetljenjem. Otisnuti radijator ima prednosti jednostavne automatizacije proizvodnje i niske cijene. Ali najveći nedostatak je loša izvedba.Ekstrudirani aluminijski hladnjak
Većina hladnjaka izrađena je od ekstrudiranog aluminija, a ovaj proces je koristan za većinu primjena. Jeftin je i može lako odrediti specifikacije. Glavni nedostatak ekstrudiranih radijatora je što je veličina ograničena maksimalnom širinom ekstruzije.Aluminijski hladnjaci za{0}}lijevanje pod pritiskom
To je trenutno najčešći izbor, s toplinskom vodljivošću od 70-90W/mK, visokom toplinskom učinkovitošću, promjenjivim oblicima i jednostavnom mehanizacijom i automatizacijom. Hladnjak od tlačno lijevanog aluminija ograničen je na deblja rebra, što ga čini idealnim za primjenu prirodne konvekcije.Hladno ili toplinski kovani aluminijski hladnjaci
Kovani radijatori izrađuju se komprimiranjem aluminija ili bakra i imaju mnogo primjena. Radijator može biti hladno kovan ili toplo kovan. Ovi proizvodi imaju dobru toplinsku vodljivost, veliki izbor materijala, dobru strukturu odvođenja topline, malu veličinu i laganu težinu. Međutim, njihova je proizvodnja skupa.
Hladnjaci za proizvođača BW rasvjete
Izbor radijatora ovisi o specifičnoj situaciji izvedbe svakog dijela proizvoda. One koje najčešće koristimo su hladnjaci od-lijevanog aluminija za LED ulične svjetiljke, LED rasvjete za područje, LED svjetiljke za visoke utore, reflektore i zidne sklopove. Neki proizvodi za solarno svjetlo koriste-aluminijski lijevani, a neki koriste ekstrudirane aluminijske radijatore. LED svjetla za stadion imaju relativno veliku snagu i visoke zahtjeve za rasipanjem topline, pa se biraju hladnjaci od hladnog{2}}kovanog aluminija.
