Чи потрібен радіатор для світлодіодів?

 

Запитайте п'ятьох інженерів, чи потрібен світлодіодний радіатор, і ви, ймовірно, отримаєте п'ять різних відповідей. Це залежить від потужності. Це залежить від дизайну. Це залежить від того, як довго ви хочете, щоб це тривало.* Найприкріше те, що всі вони мають рацію.

 

Ось коротка версія: не кожен світлодіод потрібен радіатор, але будь-який важливий світлодіод, ймовірно, потребує.

 

 

Якщо ви купуєте світлодіодні компоненти для комерційного застосування-подумайте про-світильники, автомобільні фари, садове освітлення чи підсвічування дисплеїв-це питання не лише академічне. Це безпосередньо впливає на термін служби вашого продукту, вартість гарантії та те, чи замінять ваші клієнти світильники задовго до того, як вони очікували.

 

Отже, давайте розберемося в деталях, які дійсно важливі для того, хто створює продукти для життя.

 

Проста фізика, що стоїть за питанням

 

Світлодіоди ефективніші в порівнянні з лампами розжарювання. Це всі знають. Але «ефективно» не означає «круто». Стандартний високо-потужний світлодіод перетворює десь від 30 до 50 відсотків своєї електричної енергії на світло. решта? Тепло.

 

Це тепло виділяється прямо на напівпровідниковому з’єднанні-крихітної точки всередині світлодіода, де насправді відбувається світло. Якщо температура з’єднання стає занадто високою, починають відбуватися деякі речі. Світловіддача падає. Зміни кольору. Тривалість життя різко падає. У крайніх випадках світлодіод виходить з ладу.

 

Робота радіатора проста: відтягувати тепло від з’єднання та розсіювати його в навколишньому повітрі. Питання не в тому, чи потрібно керувати теплом. Це залежить від того, чи потрібна ваша конкретна програма спеціального радіатора для такого керування.

 

Коли можна пропустити радіатор

 

Світлодіоди з малою-потужністю інколи можуть обійтися без нього

Для маленьких світлодіодів-з малою потужністю-індикатори на панелі керування, декоративні стрічки освітлення або світлодіоди, що працюють на 0,5 Вт або менше-компонент сам по собі часто переносить тепло. Виводи або невелика траса друкованої плати забезпечують достатній тепловий шлях, щоб підтримувати температуру з’єднання в межах специфікації. Радіатор не потрібен.

 

Але тут є заковика. «Мала потужність» відносна. Якщо ви щільно упакуєте десяток світлодіодів малої-потужності на невеликій дошці, накопичене тепло стане проблемою. На цьому етапі ви фактично створюєте програму з вищою-енергетичною щільністю, і керування температурою знову стає необхідним.

 

Світлодіоди від- до -великої потужності майже завжди потребують терморегулювання

Щойно ви перейдете в діапазон від 1-Вт світлодіодів і вище-особливо з сучасними масивами COB (чіп-на{-платі) високої-щільності, які містять значну потужність у невеликій площі, робота без радіатора викликає проблеми.

 

Розглянемо звичайний світлодіод потужністю 50-Вт, який використовується в комерційному світильнику вниз або високому світильнику. Без належного радіатора температура спаю може перевищувати 100 градусів за лічені хвилини. За таких температур номінальний термін служби світлодіода в 50 000 годин падає приблизно до 10 000 годин. Світловий вихід може знизитися на 30 відсотків або більше протягом першого року.

 

Це не поломка компонента. Це помилка продукту. І якщо ви продаєте ці світильники, це стає вашою проблемою.

 

Що насправді робить правильний радіатор (крім того, що він просто ребристий металевий предмет)

Якщо ви деякий час купували радіатори, ви знаєте, що не всі вони однакові. Шматок екструдованого алюмінію з ребрами є найпоширенішим підходом, але техніка, що стоїть за ним, має більше значення, ніж більшість людей усвідомлюють.

 

Площа поверхні та потік повітря

Радіатор працює, збільшуючи площу поверхні, доступну для передачі тепла навколишньому повітрю. Більша площа поверхні означає краще охолодження-до певної міри. Щільність, висота та орієнтація ребер впливають на те, наскільки ефективно повітря рухається через радіатор. У пасивному охолодженні (без вентилятора) ребра повинні бути розставлені на відстані, щоб природна конвекція могла працювати. Занадто багато плавників, натиснутих надто щільно, і потік повітря зупиняється. Контрінтуїтивно, але правда.

 

Матеріальна провідність

Алюміній є стандартом не дарма. Він забезпечує чудову теплопровідність (близько 200 Вт/м·К для звичайних сплавів, таких як 6063), він легкий і його можна екструдувати, обробити або-лити під тиском у складні форми. Мідь краще проводить тепло, але вона важча і дорожча. Для більшості світлодіодних застосувань алюміній найкраще підходить.

 

Інтерфейс має значення

Це та частина, яку не помічають. Радіатор працює лише в тому випадку, якщо тепло може потрапити від світлодіода до раковини. Це означає належне кріплення, плоскі поверхні та, як правило, термоінтерфейсний матеріал-термопасту, прокладки чи-матеріали зі зміною фази-, щоб заповнити мікроскопічні проміжки між корпусом світлодіодів і поверхнею радіатора. Пропустіть це, і ви можете повністю пропустити радіатор.

 

Як дізнатися, що вам насправді потрібно

Якщо ви розробляєте продукт навколо світлодіодів, питання насправді не в тому, "чи потрібен мені радіатор?" Це "скільки теплового керування вимагає ця конструкція?"

 

Ось практичний спосіб подумати про це:

- Низькі-індикатори потужності програм (загалом менше 1 Вт):Ймовірно, добре без спеціального радіатора. Може бути достатньо залити міддю для друкованих плат.

- Низька-–-середня потужність (загалом 1–10 Вт):Зазвичай необхідний невеликий екструдований або штампований радіатор. Часто достатньо пасивного охолодження.

- Середня-–-висока потужність (загалом 10–100 Вт+):Спеціальні екструдовані, оброблені або з’єднані-ребристі радіатори стають нормою. Пасивне охолодження все ще працює, якщо конструкція передбачає достатню площу поверхні. Якщо потік повітря обмежений або температура навколишнього середовища висока, може знадобитися примусове охолодження (вентилятори).

- Масиви-високої щільності та модулі COB:Вони часто потребують активного охолодження або оптимізованих пасивних рішень із значною площею поверхні. Теплова щільність просто занадто висока, щоб керувати іншим способом.

 

Ціна помилки

Ось що стосується керування температурою. Коли ви зменшуєте розмір радіатора або взагалі пропускаєте його, ви рідко відразу помічаєте несправність. Товар проходить початкове тестування. У перші кілька місяців експлуатації виглядає добре. Але шкода накопичується.

 

Термін служби світлодіодів відповідає моделі Арреніуса-загалом, кожні 10 градусів підвищення температури переходу приблизно вдвічі зменшують термін служби. Таким чином, продукт, який був розроблений для роботи 50 000 годин при температурі з’єднання 85 градусів, може вижити лише 25 000 годин при 95 градусах і 12 500 годин при 105 градусах.

 

Якщо ви продаєте комерційним клієнтам-менеджерам об’єктів, виробникам автомобільного обладнання, специфікаторам освітлення-вони розраховують на ці 50 000 годин. Вони приймають рішення на основі цього числа. Коли несправності починають проявлятися через 20 000 годин, ви не просто замінюєте світлодіоди. Ви замінюєте довіру клієнтів.

 

Що шукати в партнері з радіатора

Якщо ви дійшли висновку, що так, вашим світлодіодам потрібні радіатори-і якщо ви читаєте це, ви, мабуть, так-тоді наступне питання полягає в тому, хто їх створює.

 

Не кожен постачальник радіаторів розуміє застосування світлодіодів. Найкращі з них зададуть вам правильні запитання: яка ваша цільова температура з’єднання? Що таке навколишнє середовище? Ви пасивне чи активне охолодження? Вам потрібно, щоб радіатор використовувався як структурний компонент або корпус?

Вони також розумітимуть, що для світлодіодних систем радіатор часто є частиною візуальної ідентичності продукту. Особливо в архітектурних або споживчих-виробах радіатор має виглядати добре, мати правильну обробку та чітко інтегруватися з рештою дизайну.

 

 

наЗП Тепловідвід, ми розробляємо та виробляємо теплові рішення для світлодіодних додатків у комерційному, автомобільному та промисловому секторах. Ми працюємо з алюмінієвими-екструдованими, обробленими, скріпленими-ребрами-і займаємося всім, від термічного моделювання до виробництва. Якщо ви розробляєте світлодіодний продукт і хочете з першого разу правильно контролювати температуру, подивіться, що ми робимо на www.zpheatsink.com. Або простягни руку. Ми раді поговорити про вашу конкретну заявку.

 

ЗП ТЕПЛООТВОДпротягом 20 років спеціалізується на виготовленні індивідуальних радіаторів. Надішліть свою вимогу черезwww.zpheatsink.com/contact-usабо надішліть технічні креслення на адресуgeneral@zp-aluminum.comщоб розпочати перший крок вашого проекту світлодіодного радіатора.

 

Від малюнка до реальності, ZP допоможе вам досягти.