Porovnanie piatich typov chladičov pre LED svietidlá

Najväčšou technickou výzvou, ktorej LED svietidlá v súčasnosti čelia, je otázka rozptylu tepla. Zlé odvádzanie tepla vedie k tomu, že napájací zdroj LED ovládača a elektrolytické kondenzátory sa stávajú prekážkami v ďalšom vývoji LED svietidiel, ako aj príčinou predčasného starnutia LED svetelného zdroja.

 

V súčasnosti sa pri zapnutom LED zdroji svetla asi 30 % elektrickej energie premení na svetelnú energiu, zvyšok sa premení na tepelnú energiu. Preto je rýchle rozptýlenie tohto veľkého množstva tepla kľúčovým technickým aspektom konštrukčného návrhu svietidla LED. Tepelnú energiu je potrebné rozptýliť vedením tepla, prúdením tepla a sálaním tepla. Len rýchlym rozptýlením tepla možno účinne znížiť teplotu dutiny vo vnútri svietidla LED, čím sa ochráni napájací zdroj pred prevádzkou v trvalo vysokoteplotnom prostredí a zabráni sa predčasnému starnutiu svetelného zdroja LED v dôsledku dlhodobej prevádzky pri vysokej teplote.

 

Poďme sledovať ZP HEAT SINK, aby sme preskúmali cesty rozptylu tepla LED svietidiel:

Pretože svetelné zdroje LED nemajú infračervené alebo ultrafialové lúče, nemajú schopnosť odvádzať teplo. Preto sa dráha rozptylu tepla LED svietidiel môže spoliehať iba na chladiče úzko spojené s doskou s korálkami LED lampy, aby odvádzali teplo. Chladiče musia mať funkcie vedenia tepla, konvekcie tepla a tepelného žiarenia.

 

Akýkoľvek chladič, okrem rýchleho vedenia tepla zo zdroja tepla na povrch chladiča, sa primárne spolieha na konvekciu a žiarenie, ktoré odvádza teplo do vzduchu. Vedenie tepla rieši iba prenosovú cestu, zatiaľ čo konvekcia tepla je hlavnou funkciou chladiča. Výkon odvodu tepla je určený hlavne plochou odvodu tepla, tvarom a schopnosťou prirodzenej konvekcie. Tepelné žiarenie hrá len doplnkovú úlohu.

 

Bežné metódy odvádzania tepla zahŕňajú chladiče z tlakovo liateho hliníka, chladiče z extrudovaného hliníka, chladiče z lisovaného hliníka, chladiče z hliníkovo-plastových kompozitov a plastové chladiče s vysokou tepelnou vodivosťou.

 

Chladič z tlakovo liateho hliníka
Výrobné náklady sú kontrolovateľné, ale chladiace rebrá nemôžu byť tenké, čo sťažuje maximalizáciu oblasti rozptylu tepla. Bežné materiály na tlakové liatie pre chladiče LED lámp sú ADC10 a ADC12.

 

Extrudovaný hliníkový chladič
Kvapalný hliník sa vytláča do tvaru cez pevnú formu a potom sa tyč obrába do požadovaného tvaru chladiča, čo vedie k vyšším nákladom na následné spracovanie. Chladiace rebrá môžu byť vyrobené veľmi tenké a početné, čím sa značne rozšíri oblasť rozptylu tepla. Chladiace rebrá automaticky vytvárajú prúdenie vzduchu na odvádzanie tepla pri práci, čo vedie k lepšiemu odvodu tepla. Bežné materiály sú AL6061 a AL6063.

 

 

Lisovaný hliníkový chladič
Pomocou dierovacieho lisu a formy sa plechy z ocele alebo zliatiny hliníka lisujú a ťahajú tak, aby vytvorili chladiče v tvare pohára. Vnútorné a vonkajšie okraje lisovaných chladičov sú hladké, ale oblasť rozptylu tepla je obmedzená kvôli nedostatku rebier. Bežné materiály z hliníkovej zliatiny sú 5052, 6061 a 6063. Lisované diely sú ľahké a majú vysoké využitie materiálu, vďaka čomu ide o nízkonákladové riešenie.

 

 

Tepelná vodivosť chladičov z hliníkovej zliatiny je relatívne ideálna, vďaka čomu sú vhodné pre izolované spínané zdroje konštantného prúdu. Pri neizolovaných spínaných zdrojoch konštantného prúdu musí konštrukčný návrh svietidla zabezpečiť izoláciu AC a DC, vysokého a nízkeho napätia, aby prešli certifikáciou CE alebo UL.

 

Hliníkovo-plastový kompozitný chladič
Ide o chladič s tepelným plastovým plášťom a hliníkovým jadrom. Tepelné plastové a hliníkové jadro chladiča sa lisuje v jednom kroku na vstrekovacom stroji, pričom hliníkové jadro chladiča je vopred spracované ako vstavaná časť. Teplo z guľôčok LED lampy sa rýchlo odvádza do termoplastu cez hliníkové jadro chladiča. Termoplast vytvára konvekciu vzduchu svojimi viacnásobnými krídlami na odvádzanie tepla a vyžaruje časť tepla zo svojho povrchu.

 

 

Tepelná plastická hustota v porovnaní s tlakovo odlievaným hliníkom a keramikou
Hustota termálneho plastu je o 40 % nižšia ako hustota tlakovo liateho hliníka a keramiky. Pre chladiče rovnakého tvaru možno hmotnosť hliníkovo-plastového kompozitného chladiča znížiť takmer o jednu tretinu. V porovnaní s celohliníkovými chladičmi sú náklady na spracovanie nižšie, cyklus spracovania je kratší a teplota spracovania je nižšia. Hotový výrobok nie je ľahko rozbitný. Zákazníci môžu použiť vlastné vstrekovacie lisy na výrobu svietidiel s rôznym dizajnom. Hliníkovo-plastové kompozitné chladiče majú dobré izolačné vlastnosti a ľahko spĺňajú bezpečnostné normy.

 

 

Plastový chladič s vysokou tepelnou vodivosťou
Plastový chladič s vysokou tepelnou vodivosťou je plne plastový chladič s koeficientom tepelnej vodivosti niekoľkonásobne vyšším ako bežný plast a dosahuje 2-9 W/m·K. Má výbornú tepelnú vodivosť a vyžarovanie tepla. Je to nový typ izolačného materiálu na odvádzanie tepla použiteľného pre rôzne výkonové žiarovky, široko používané v LED žiarovkách v rozsahu od 1W do 200W.

Plast s vysokou tepelnou vodivosťou má úroveň výdržného napätia až do AC 6000V, vhodný na použitie s neizolovanými spínanými zdrojmi konštantného prúdu a vysokonapäťovými lineárnymi zdrojmi konštantného prúdu HVLED. Vďaka tomu môžu takéto LED svietidlá ľahko prejsť prísnymi bezpečnostnými testami, ako sú CE, TUV a UL. HVLED funguje pri vysokom napätí (VF=35-280VDC) a nízkom prúde (IF=20-60mA), čo znižuje teplo generované doskou výbojky HVLED. Plastové chladiče s vysokou tepelnou vodivosťou môžu byť vyrobené pomocou tradičných vstrekovacích a extrúznych strojov.

 

Vo vnútri plastového chladiča s vysokou tepelnou vodivosťou sú medzi molekulami PLA husto rozmiestnené kovové ióny nano veľkosti, ktoré sa môžu rýchlo pohybovať pri vysokých teplotách, čím sa zvyšuje energia tepelného žiarenia. Jeho aktivita je lepšia ako u chladičov z kovových materiálov. Plastové chladiče s vysokou tepelnou vodivosťou sú odolné voči vysokým teplotám, nepraskajú ani nedeformujú po piatich hodinách pri 150 stupňoch. Pri použití s ​​vysokonapäťovými lineárnymi schémami integrovaných obvodov s konštantným prúdom nevyžadujú elektrolytické kondenzátory a veľké induktory, čím sa výrazne predlžuje životnosť celej LED lampy. Neizolované schémy napájania ponúkajú vysokú účinnosť a nízke náklady, vďaka čomu sú obzvlášť vhodné pre aplikácie v žiarivkách a vysokovýkonných priemyselných a banských lampách.

 

Plastové chladiče s vysokou tepelnou vodivosťou môžu byť navrhnuté s mnohými jemnými chladiacimi rebrami. Chladiace rebrá môžu byť vyrobené veľmi tenké a početné, čím sa značne rozšíri oblasť rozptylu tepla. Chladiace rebrá automaticky vytvárajú prúdenie vzduchu na odvádzanie tepla pri práci, čo vedie k dobrému odvodu tepla. Teplo z guľôčok LED lampy je priamo vedené do chladiacich rebier cez plast s vysokou tepelnou vodivosťou a rýchlo sa rozptýli prúdením vzduchu a povrchovým žiarením.

 

Hustota plastových chladičov s vysokou tepelnou vodivosťou je ľahšia ako hliník. Hustota hliníka je 2700 kg/m³, zatiaľ čo hustota plastu je 1420 kg/m³, čo je zhruba polovica hustoty hliníka. Preto pri chladičoch rovnakého tvaru je hmotnosť plastových chladičov len polovičná v porovnaní s hliníkom. Spracovanie je navyše jednoduché, s formovacím cyklom skráteným o 20-50 %, čo tiež znižuje náklady.

 

Vyššie uvedené zdieľa technický tím ZP HEAT SINK. Naďalej sledujte ZP HEAT SINK pre viac vzrušujúceho obsahu.