طراحی ساختار اتلاف حرارت برای چراغ های LED: راه حل ها و نوآوری های رایج

https://www.benweilight.com/ceiling-lighting/led{3}}frame-panel-light/smart{6}}square-led{8}}panel{9}}light{10}}موسیقی{11}}همگام سازی{12}}multi

واتساپ:+86 19972563753

مقدمه

اتلاف گرما یک عامل مهم در عملکرد، طول عمر و کارایی نور LED است. گرمای بیش از حد، پوسیدگی نور را تسریع می‌کند، کارایی نور را کاهش می‌دهد و می‌تواند منجر به شکست زودرس شود. مدیریت حرارتی موثر عملکرد پایدار را تضمین می کند و طول عمر LED را به حداکثر می رساند. این مقاله راه حل های متداول اتلاف گرما، مکانیسم های آنها و نوآوری های نوظهور در فناوری خنک کننده LED را بررسی می کند.

1. روش های اتلاف حرارت غیرفعال

خنک کننده غیرفعال بر رسانش طبیعی، همرفت و تابش بدون قطعات متحرک متکی است. به دلیل قابلیت اطمینان و نگهداری کم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

1.1. سینک های حرارتی فلزی

آلومینیوم(شایع ترین به دلیل رسانایی حرارتی بالا ~ 200 W/m·K و هزینه{1}اثربخشی)

مس(رسانایی بهتر ~400 W/m·K اما سنگین تر و گران تر)

مواد کامپوزیت(به عنوان مثال، آلومینیوم با لایه های گرافیتی برای بهبود پخش گرما)

ملاحظات طراحی:

چگالی و شکل باله- برای مساحت سطح و جریان هوا بهینه شده است

پوشش های آنودایز شده- بهبود مقاومت در برابر خوردگی و انتشار

مثال:
یک چراغ خیابان LED 50 واتی با استفاده از سینک حرارتی آلومینیومی اکسترود شده، دمای محل اتصال را کاهش می دهد.15-20 درجهدر مقایسه با یک طراحی غیربهینه-.

1.2. مواد رابط حرارتی (TIM)

خمیر/گریس حرارتی(شکاف های میکروسکوپی بین ماژول LED و هیت سینک را پر می کند)

مواد تغییر فاز-(PCM)(به عنوان مثال، پدهای رسانای حرارتی 3M™)

ورق های گرافیت(سبک وزن، رسانایی بالا برای طرح های فشرده)

مقایسه عملکرد:

2. راه حل های خنک کننده فعال

Active cooling uses forced airflow or liquid cooling for high-power LEDs (>100W).

2.1. فن{1}}کمک خنک کننده

فن های محوری(معمولاً در نور-خلیج و استادیوم بالا)

فن های دمنده(برای جریان هوای جهت دار در وسایل بسته بهتر است)

مزایا و معایب:
✔ برای بارهای حرارتی بالا موثر است
✖ افزایش مصرف برق و نویز

مطالعه موردی:
یک چراغ رشد LED 200 واتی با یکسیستم فن دوگانه-دمای محل اتصال را در زیر حفظ می کند85 درجه، افزایش طول عمر توسط30%در مقایسه با خنک کننده غیرفعال

2.2. خنک کننده مایع

لوله های حرارتی میکروکانال(مورد استفاده در چراغ های جلو LED خودرو)

حلقه های خنک کننده آب-(برای ال ای دی های صنعتی فوق العاده-پر{{1})

مثال:
اسرامماژول‌های LED خنک‌شده با مایع-به دست آوردن<10°C/W thermal resistance، فعال کردن50،{1}} ساعتاز عملیات مداوم

3. تکنیک های خنک کننده ترکیبی و پیشرفته

3.1. لوله های حرارتی

لوله های حرارتی مسیانتقال گرما به طور موثر از طریق تغییر فاز (سیکل تبخیر-تراکم).

مورد استفاده در:نورافکن‌ها، پروژکتورها و ال‌ای‌دی‌های خودرو با قدرت{{0} بالا.

کارایی:مقاومت حرارتی را کاهش می دهد40-60%در مقایسه با هیت سینک های سنتی

3.2. خنک کننده ترموالکتریک (Peltier)

خنک کننده حالت جامد-(بدون قطعات متحرک)

در نورپردازی دقیق استفاده می شود(پزشکی، میکروسکوپی)

محدودیت:مصرف انرژی بالا (~ 20٪ قدرت اضافی).

3.3. 3D-هیت سینک چاپ شده

سازه های مشبک سفارشیبهبود جریان هوا و کارایی وزن

مثال:جنرال الکتریکهیت سینک های ساخته شده با مواد افزودنیکاهش وزن توسط30%در حالی که عملکرد خنک کننده را حفظ می کند.

4. طراحی استراتژی های بهینه سازی

4.1. مدیریت حرارتی PCB

PCB های هسته فلزی (MCPCB)– بسترهای آلومینیومی یا مسی برای پخش بهتر حرارت.

زیرلایه های عایق فلزی (IMS)– در آرایه‌های LED با قدرت{0} بالا استفاده می‌شود.

4.2. شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD).

جریان هوا و توزیع گرما را قبل از ساخت پیش بینی می کند.

مثال:کری از CFD برای بهینه سازی استفاده می کندآرایه های LED XLampبرای خنک سازی یکنواخت

4.3. طرح های هیت سینک مدولار

ماژول های خنک کننده قابل تعویضبرای انعطاف پذیری تعمیر و نگهداری

نتیجه گیری

اتلاف گرمای موثر LED به موارد زیر بستگی دارد:

انتخاب مواد(هیت سینک آلومینیوم/مس، TIMهای پیشرفته)

روش خنک کننده(غیرفعال برای کم-قدرت، فعال/هیبرید برای-قدرت بالا)

بهینه سازی طراحی(CFD، سازه های مدولار، چاپ سه بعدی)

روندهای آینده:

پخش‌کننده‌های حرارتی-افزایش‌دهنده گرافن(رسانایی بالاتر)

مدیریت حرارتی مبتنی بر هوش مصنوعی-(تنظیم خنک کننده دینامیک)

.توان: 18-40W
.پشت-روشن و کنار-روشن
.سایز: 295x295mm ضخامت 30mm
.ولتاژ ورودی:AC 200-240V
دمای رنگ: 3000K، 4000K، 5000K، 6000K
اثر نوری: 110lm/w،130lm/w،150lm/w
.زاویه پرتو:120 درجه
.PF>0.95، CRI: 80-83
.مواد: آلومینیوم + روکش کامپیوتر و آلومینیوم + PMMA
.طول عمر: 50000 ساعت
.گارانتی: 5 سال
. قاب سفید
0.10 عدد در هر جعبه کارتن کامل
. 2835 تراشه LED، Epistar
. درایور ال ای دی فیلیپس