متعادل کردنروشنایی 3000lm و دمای سطحی کمتر یا مساوی 40 درجه در لامپ های فریزر
لامپ های فریزر با یک چالش منحصر به فرد روبرو هستند: ارائه 3000 لیتر روشنایی در حالی که دمای سطح را به کمتر یا مساوی 40 درجه محدود می کند تا از تسریع چرخه یخ زدایی جلوگیری شود. انتشار گرمای بیش از حد می تواند تجمع یخ را ذوب کند و باعث یخ زدایی مکرر شود که باعث افزایش مصرف انرژی و خطر نوسانات دما می شود. دستیابی به این تعادل مستلزم رویکردی جامع برای مدیریت حرارتی است، با فناوری تراشههای برگردان زیرلایه مسی که بهعنوان یک راهحل حیاتی، البته نه تنها، ظهور میکند.
مشکل اصلی از چگالی توان بالای مورد نیاز برای رسیدن به 3000lm در محیطهای سرد ناشی میشود-الایدیهایی که در دماهای پایینتر کار میکنند، کارایی کمتری دارند و نیاز به جریانهای درایو بالاتری دارند که گرمای بیشتری تولید میکنند. PCB های آلومینیومی سنتی در اینجا با مشکل مواجه هستند: هدایت حرارتی آنها (≈200 W/m·K) برای دفع سریع گرما از LED های پر متراکم کافی نیست و منجر به ایجاد نقاط داغی می شود که از آستانه 40 درجه فراتر می روند. اینجاست که بسترهای مسی با رسانایی حرارتی تا 401 W/m·K برتری دارند. توانایی آنها برای پخش گرما به صورت جانبی، دمای موضعی را کاهش می دهد و یک پروفایل حرارتی یکنواخت تر در سراسر سطح لامپ ایجاد می کند.
فنآوری تراشه{0}}تلنگربا حذف اتصالات سیمی که به عنوان گلوگاه حرارتی در بسته های LED معمولی عمل می کنند، بسترهای مسی را تکمیل می کند. با نصب ال ای دی ها به طور مستقیم بر روی بستر مسی با برجستگی های لحیم کاری، حرارت مستقیماً از قالب بدون لایه های میانی به زیرلایه منتقل می شود و مقاومت حرارتی را تا 50 درصد کاهش می دهد. این مسیر مستقیم برای لامپ های فریزر بسیار مهم است، جایی که حتی مقاومت های حرارتی کوچک می تواند باعث افزایش دما شود. زیرلایههای مسی ترکیبی و طرحهای برگردان{4}تراشه، مسیر حرارتی با مقاومت کم- را ایجاد میکنند که به طور موثر گرما را از محل اتصال LED به سینکهای حرارتی یا محفظه لامپ هدایت میکند.
آیا این فناوری به شدت ضروری است؟ برای طرحهای لامپ فریزر فشرده با محدودیتهای فضایی کم، بله، راهحلهای جایگزین مانند هیت سینکهای آلومینیومی بزرگتر یا خنککننده فعال (مانند فنهای کوچک) به دلیل محدودیتهای اندازه یا خطرات تراکم غیرعملی هستند. با این حال، برای وسایل بزرگتر، روشهای ترکیبی میتوانند کارساز باشند: استفاده از سرامیکهای با رسانایی حرارتی بالا (Al2O3 یا AlN) با طرحبندی PCB بهینه برای پخش گرما، همراه با چسبهای رسانای حرارتی برای اتصال LEDها به گرما{6} محفظههای لامپ پراکنده. این روشها میتوانند به سطوح کمتر یا مساوی 40 درجه برسند، اما اغلب به فاکتورهای شکل بزرگتری نیاز دارند که ممکن است برای همه طرحهای فریزر مناسب نباشد.
استراتژیهای اضافی عملکرد حرارتی را افزایش میدهند: انتخاب LED با مقاومت حرارتی کم (کمتر یا مساوی 3 K/W)، استفاده از فسفر با پایداری حرارتی بالا برای حفظ کارایی در دمای محل اتصال بالاتر، و ادغام هیت سینک در طراحی ساختاری لامپ برای استفاده از محیط فریزر سرد به عنوان یک منبع خنککننده غیرفعال. نرمافزار شبیهسازی حرارتی (مانند ANSYS Icepak) در اینجا بسیار ارزشمند است و به مهندسان اجازه میدهد جریان گرما را مدلسازی کنند و نقاط داغ را قبل از نمونهسازی اولیه شناسایی کنند.
در نتیجه، فنآوری تراشههای{0}}برگرداندن بستر مسی به طور کلی اجباری نیست، اما برای لامپهای فشرده{1} و با خروجی بالا ضروری است. ترکیبی از هدایت حرارتی عالی و قالب مستقیم-به-مخاطب زیرلایه، نیازهای دوگانه خروجی 3000lm و سطوح کمتر یا مساوی 40 درجه را برطرف میکند. هنگامی که با اقدامات کمکی مانند کاهش حرارت بهینه و انتخاب مواد همراه شود، عملکرد قابل اعتماد را بدون ایجاد اختلال در چرخه های یخ زدایی فریزر تضمین می کند.
