Да ли је ЛЕД диодама потребан хладњак?

 

Питајте пет инжењера да ли ЛЕД диоди треба хладњак и вероватно ћете добити пет различитих одговора. Зависи од снаге. Зависи од дизајна. Зависи колико дуго желите да траје.* Оно што је фрустрирајуће је то што су сви у праву.

 

Ево кратке верзије: није свакој ЛЕД диоди потребан хладњак, али било којој ЛЕД диоди која је важна вероватно треба.

 

 

Ако набављате ЛЕД компоненте за комерцијалне апликације-размислите о високом-осветљењу, аутомобилским фаровима, хортикултурном осветљењу или позадинском осветљењу екрана-ово питање није само академско. То директно утиче на животни век вашег производа, трошкове гаранције и да ли ће ваши клијенти на крају заменити опрему много пре него што су очекивали.

 

Хајде да уђемо у детаље који су заправо важни за некога ко прави производе за живот.

 

Једноставна физика иза питања

 

ЛЕД диоде су ефикасније у поређењу са сијалицама са жарном нити. То сви знају. Али „ефикасно“ не значи „кул“. Стандардна-ЛЕД диода велике снаге претвара негде између 30 и 50 процената своје електричне енергије у светлост. Остатак? Топлота.

 

Та топлота се генерише тачно на споју полупроводника-мале тачке унутар ЛЕД-а где се светлост заправо дешава. Ако температура тог споја порасте превисоко, почиње да се дешава неколико ствари. Светлосни излаз пада. Боја се мења. Животни век пада. У екстремним случајевима, ЛЕД лампица потпуно нестаје.

 

Посао хладњака је једноставан: повуците ту топлоту са споја и распршите је у околни ваздух. Питање није да ли топлотом треба управљати. Реч је о томе да ли ваша специфична апликација захтева наменски хладњак за обављање тог управљања.

 

Када можете прескочити расхладни елемент

 

Слабо{0}}светлеће диоде понекад могу да прођу без једног

За мале -ЛЕД диоде мале снаге-, размислите о индикаторским лампицама на контролној табли, украсној траци или ЛЕД диодама снаге 0,5 вати или мање-сама компонента често подноси топлоту. Водови или мали траг ПЦБ-а обезбеђују довољно термичке путање за одржавање температуре споја унутар спецификације. Није потребан хладњак.

 

Али овде је квака. „Мала снага“ је релативна. Ако спакујете десетак ЛЕД диода мале снаге{2}} чврсто заједно на малу плочу, кумулативна топлота постаје проблем. У том тренутку, ви ефикасно градите апликацију са већом{4} густином снаге, а управљање топлотом поново постаје неопходно.

 

ЛЕД диоде средње{0}}до-високе снаге скоро увек захтевају управљање топлотом

Једном када пређете у опсег од 1-В ЛЕД диода и више-нарочито са данашњим-ЦОБ низовима велике густине (чип-на-плочи) који садрже значајну снагу у малом отиску – рад без хладњака тражи проблеме.

 

Размислите о типичној ЛЕД лампи од 50- која се користи у комерцијалним доњим светиљкама или високоградњи. Без правилно дизајнираног хладњака, температуре споја могу прећи 100 степени у року од неколико минута. На тим температурама, називни животни век ЛЕД-а од 50.000 сати пада на нешто ближе 10.000 сати. Излаз светлости може да се смањи за 30 процената или више у току прве године.

 

То није квар компоненте. То је неуспех производа. А ако продајете те уређаје, то постаје ваш проблем.

 

Шта прави хладњак заправо ради (осим тога што је метална ствар са ребрима)

Ако већ неко време набављате хладњаке, знате да нису сви једнаки. Комад екструдираног алуминијума са перајима је најчешћи приступ, али инжењеринг иза њега је важнији него што већина људи схвата.

 

Површина и проток ваздуха

Расхладни елемент ради тако што повећава површину доступну за пренос топлоте у околни ваздух. Већа површина значи боље хлађење-до одређене тачке. Густина пераја, висина пераја и оријентација утичу на то колико ефикасно се ваздух креће кроз хладњак. Код пасивног хлађења (без вентилатора), ребра морају бити размакнута тако да природна конвекција заиста може да функционише. Превише пераја је превише збијено и проток ваздуха се зауставља. Контраинтуитивно, али истинито.

 

Проводљивост материјала

Алуминијум је стандард са добрим разлогом. Нуди одличну топлотну проводљивост (око 200 В/м·К за уобичајене легуре као што је 6063), лаган је и може се екструдирати, машински обрађивати или-излити у сложене облике. Бакар боље проводи топлоту, али је тежи и скупљи. За већину ЛЕД апликација, алуминијум је најбољи.

 

Интерфејс је важан

Ово је део који се занемарује. Расхладни елемент ради само ако топлота заиста може да дође из ЛЕД диоде у судопер. То значи правилну монтажу, равне површине и обично термални материјал интерфејса-термичку пасту, јастучиће или материјале за{3}}промену фазе- како би се попуниле микроскопске празнине између ЛЕД пакета и површине хладњака. Прескочите то, а можда и у потпуности прескочите хладњак.

 

Како да знате шта вам је заправо потребно

Ако дизајнирате производ око ЛЕД диода, питање заправо није "да ли ми треба хладњак?" То је "колико топлотног управљања захтева овај дизајн?"

 

Ево практичног начина да размислите о томе:

- Индикатор ниске- апликације (укупно испод 1 В):Вероватно је у реду без наменског хладњака. Сипање бакра ПЦБ-а може бити довољно.

- Ниска-до-средња снага (укупно 1В–10В):Обично је неопходан мали екструдирани или утиснути хладњак. Пасивно хлађење је често довољно.

- Средња-до-висока снага (укупно 10В–100В+):Прилагођени екструдирани, машински или залепљени{0}}одводи за хлађење су постали норма. Пасивно хлађење и даље функционише ако дизајн дозвољава адекватну површину. Ако је проток ваздуха ограничен или су температуре околине високе, можда ће бити потребно размотрити присилно хлађење (вентилатори).

- Низови-високе густине и ЦОБ модули:Ово често захтева активно хлађење или високо оптимизована пасивна решења са значајном површином. Топлотна густина је једноставно превисока да би се другачије управљало.

 

Цена да се погреши

Ево ствари о управљању топлотом. Када смањите величину хладњака или га потпуно прескочите, ретко ћете одмах видети квар. Производ пролази почетно тестирање. У првих неколико месеци рада изгледа добро. Али штета се акумулира.

 

Животни век ЛЕД-а прати Аррхениус модел-у основи, сваких 10 степени повећања температуре споја отприлике преполови животни век. Дакле, производ који је дизајниран да издржи 50.000 сати на температури споја од 85 степени може преживети само 25.000 сати на 95 степени и 12.500 сати на 105 степени.

 

Ако продајете комерцијалним клијентима-менаџерима објеката, произвођачима оригиналне опреме аутомобила, спецификацијама осветљења-они очекују тих 50.000 сати. Они доносе одлуке на основу тог броја. Када кварови почну да се појављују након 20.000 сати, не мењате само ЛЕД диоде. Замењујете поверење купаца.

 

Шта тражити код партнера за хладњак

Ако сте дошли до закључка да да, вашим ЛЕД диодама су потребни расхладни елементи-и ако ово читате, вероватно јесте-онда је следеће питање ко их прави.

 

Не разуме сваки добављач расхладног елемента ЛЕД апликације. Најбољи ће вам поставити права питања: Која је циљна температура вашег споја? Шта је амбијентално окружење? Да ли сте пасивно или активно хлађење? Да ли вам је потребан хладњак да се удвостручи као структурна компонента или кућиште?

Такође ће разумети да је за ЛЕД апликације хладњак често део визуелног идентитета производа. Нарочито у архитектонским или потрошачким{1}}производима, расхладни елемент треба да изгледа исправно, да заврши исправно и да се јасно интегрише са остатком дизајна.

 

 

АтЗП расхладни елемент, дизајнирали смо и производили термална решења за ЛЕД апликације у комерцијалним, аутомобилским и индустријским секторима. Радимо у алуминијуму-екструдираном, машински обрађеном, спојеном-перају-и бавимо се свиме, од термичког моделирања до производње. Ако развијате ЛЕД производ и желите да добијете исправно управљање топлотом први пут, погледајте шта радимо на ввв.зпхеатсинк.цом. Или посегните. Радо ћемо разговарати о вашој специфичној апликацији.

 

ЗП ХЕАТСИНКспецијализована је за прилагођена решења хладњака већ 20 година. Пошаљите свој захтев путемввв.зпхеатсинк.цом/цонтацт-усили е-поштом техничке цртеже наgeneral@zp-aluminum.comда започнете први корак вашег ЛЕД пројекта хладњака.

 

Од цртежа до стварности, ЗП вам помаже да постигнете.