أسباب وحلول تسخين مصابيح LED

أسباب وحلول ارتفاع درجة الحرارةأضواء LED
السبب في ارتفاع درجة حرارة الليد هو أن الطاقة الكهربائية المضافة لا تتحول كلها إلى طاقة ضوئية، ولكن جزء منها يتحول إلى طاقة حرارية. تبلغ كفاءة الإضاءة لـ LED حاليًا 100lm/W فقط، وكفاءة التحويل الكهروضوئي حوالي 20~30% فقط. وهذا يعني أن حوالي 70% من الطاقة الكهربائية تتحول إلى طاقة حرارية.
على وجه التحديد، يحدث توليد درجة حرارة وصلة LED بسبب عاملين:
1. كفاءة الكم الداخلية ليست عالية، أي أنه عند إعادة دمج الإلكترونات والثقوب، لا يمكن توليد الفوتونات بنسبة 100%، وهو ما يشار إليه عادة باسم "التسرب الحالي"، مما يقلل من معدل إعادة تركيب الموجات الحاملة في منطقة PN. تيار التسرب مضروبا في الجهد هو قوة هذا الجزء الذي يتحول إلى طاقة حرارية، ولكن هذا الجزء لا يأخذ في الاعتبار المكون الرئيسي، لأن كفاءة الفوتون الداخلي تقترب الآن من 90٪.
2. لا يمكن أن تنبعث جميع الفوتونات المتولدة بالداخل إلى خارج الشريحة وتتحول في النهاية إلى حرارة. وهذا الجزء هو الجزء الرئيسي، لأن ما يسمى بالكفاءة الكمية الخارجية الحالية تبلغ حوالي 30% فقط، ويتحول معظمها إلى حرارة.
على الرغم من أن كفاءة الإضاءة للمصباح المتوهج منخفضة للغاية، حوالي 15lm/W فقط، إلا أنه يحول كل الطاقة الكهربائية تقريبًا إلى طاقة ضوئية ويشعها. نظرًا لأن معظم الطاقة الإشعاعية تكون من الأشعة تحت الحمراء، فإن كفاءة الإضاءة منخفضة جدًا، ولكنها تقضي على مشكلة التبريد.
حلول تبديد الحرارة لتركيبات الإضاءة LED
يبدأ حل مشكلة تبديد حرارة Led بشكل أساسي من جانبين. قبل وبعد التغليف، يمكن فهمه على أنه تبديد الحرارة لشريحة LED وتبديد الحرارة لمصباح LED. لأنه سيتم تحويل أي LED إلى مصباح، وهو قلب LED
يتم دائمًا تبديد الحرارة الناتجة عن الشريحة في الهواء من خلال غلاف وحدة الإنارة. إذا لم يكن تبديد الحرارة جيدًا، نظرًا لأن السعة الحرارية لشريحة LED صغيرة جدًا، فإن القليل من تراكم الحرارة سيزيد بسرعة من درجة حرارة توصيل الشريحة. إذا كان يعمل في درجة حرارة عالية لفترة طويلة، فسيتم تقصير عمره بسرعة. ومع ذلك، هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها توجيه هذه الحرارة من الشريحة إلى الهواء الخارجي. على وجه التحديد، تخرج الحرارة الناتجة عن شريحة LED من المشتت الحراري المعدني الخاص بها، وتمر أولاً عبر اللحام إلى PCB للركيزة المصنوعة من الألومنيوم، ثم تمر عبر المعجون الحراري إلى المشتت الحراري المصنوع من الألومنيوم. وبالتالي تبديد الحرارةالمصابيح التي تقودهافي الواقع يتضمن جزأين: التوصيل الحراري وتبديد الحرارة.
ومع ذلك، فإن تبديد الحرارة لغطاء مصباح LED سيكون له أيضًا خيارات مختلفة اعتمادًا على حجم الطاقة ومكان الاستخدام. هناك بشكل رئيسي طرق التبريد التالية:
1. زعانف تبديد الحرارة المصنوعة من الألومنيوم: هذه هي الطريقة الأكثر شيوعًا لتبديد الحرارة، وذلك باستخدام زعانف تبديد الحرارة المصنوعة من الألومنيوم كجزء من الهيكل لزيادة مساحة تبديد الحرارة.
2. غلاف بلاستيكي موصل حرارياً: املأ المادة الموصلة للحرارة أثناء قولبة حقن الغلاف البلاستيكي لزيادة التوصيل الحراري وقدرة تبديد الحرارة للغلاف البلاستيكي.
3. هيدروديناميكية الهواء: استخدام شكل غلاف المصباح لتوليد هواء الحمل الحراري، وهي الطريقة الأقل تكلفة لتعزيز تبديد الحرارة.
4. يتم استخدام المروحة، مروحة ذات كفاءة عالية وعمر طويل داخل غطاء المصباح لتعزيز تبديد الحرارة، بتكلفة منخفضة وتأثير جيد. ومع ذلك، فإن استبدال المروحة أكثر إزعاجًا، وهي غير مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق. هذا التصميم نادر نسبيا.
5. أنبوب الحرارة، باستخدام تكنولوجيا الأنابيب الحرارية لتوصيل الحرارة من شريحة LED إلى زعانف تبديد الحرارة للقذيفة. إنه تصميم شائع في المصابيح الكبيرة مثل مصابيح الشوارع.
6. معالجة تبديد الحرارة بالإشعاع السطحي، تتم معالجة سطح غلاف المصباح بمعالجة تبديد الحرارة الإشعاعية، والتي يمكن أن تأخذ الحرارة بعيدًا عن سطح غلاف المصباح عن طريق الإشعاع.
بشكل عام، لا تزال كفاءة الإضاءة لمصابيح LED منخفضة نسبيًا في الوقت الحاضر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الوصلة وانخفاض العمر الافتراضي. من أجل تقليل درجة حرارة الوصلة لزيادة العمر، من الضروري إيلاء اهتمام كبير لمشكلة تبديد الحرارة.