Tarvitsevatko LEDit jäähdytyselementin?

 

Kysy viideltä insinööriltä, ​​tarvitseeko LED jäähdytyselementtiä, niin saat todennäköisesti viisi erilaista vastausta. Se riippuu tehosta. Se riippuu suunnittelusta. Se riippuu siitä, kuinka kauan haluat sen kestävän.* Turhauttavaa on, että he kaikki ovat oikeassa.

 

Tässä on lyhyt versio: jokainen LED ei tarvitse jäähdytyselementtiä, mutta mikä tahansa tärkeä LED todennäköisesti tarvitsee.

 

 

Jos hankit LED-komponentteja kaupallisiin sovelluksiin,-ajattele korkea-torvivalaistusta, autojen ajovalaisimia, puutarhavalaistusta tai näytön taustavaloa-, tämä kysymys ei ole vain akateeminen. Se vaikuttaa suoraan tuotteesi käyttöikään, takuukustannuksiisi ja siihen, vaihtavatko asiakkaasi kalusteet kauan ennen kuin he odottivat.

 

Mennään siis yksityiskohtiin, joilla on todella merkitystä henkilölle, joka rakentaa tuotteita elantonsa vuoksi.

 

Yksinkertainen fysiikka kysymyksen takana

 

LEDit ovat tehokkaita hehkulamppuihin verrattuna. Kaikki tietävät sen. Mutta "tehokas" ei tarkoita "viileää". Tavallinen suuritehoinen-LED muuntaa 30–50 prosenttia sähköenergiastaan ​​valoksi. Loput? Lämpö.

 

Tämä lämpö syntyy suoraan puolijohdeliitoksessa{0}}LED:n sisällä olevassa pienessä kohdassa, jossa valo todella tapahtuu. Jos risteyksen lämpötila nousee liian korkeaksi, muutama asia alkaa tapahtua. Valoteho laskee. Värimuutoksia. Elinikä romahtaa. Äärimmäisissä tapauksissa LED-valo ei toimi kunnolla.

 

Jäähdytyselementin tehtävä on yksinkertainen: vedä lämpö pois risteyksestä ja haihduta se ympäröivään ilmaan. Kysymys ei ole siitä, pitääkö lämpöä hallita. Kyse on siitä, tarvitseeko sovelluksesi erillistä jäähdytyselementtiä tämän hallinnan suorittamiseen.

 

Milloin voit ohittaa jäähdytyselementin

 

Vähätehoiset-LED-valot voivat joskus päästä eroon ilman niitä

Pienissä,{0}}vähätehoisissa LED-valoissa-ajattele ohjauspaneelin merkkivaloja, koristenauhavaloa tai 0,5 watin tai pienemmällä teholla toimivia LEDejä-, komponentti itse kestää usein lämmön. Johdot tai pieni piirilevyjälki tarjoavat tarpeeksi lämpöpolkua pitämään liitoslämpötilat spesifikaatioiden sisällä. Jäähdytyselementtiä ei tarvita.

 

Mutta tässä on saalis. "Matala teho" on suhteellista. Jos pakkaat tusinaa vähätehoista-LEDiä tiiviisti yhteen pienelle taululle, kumulatiivisesta kuumuudesta tulee ongelma. Siinä vaiheessa rakennat tehokkaampaa-tehotiheyttä käyttävää sovellusta, ja lämmönhallinta on jälleen tarpeen.

 

Keskitehoiset{0}}--tehokkaat LEDit tarvitsevat lähes aina lämmönhallintaa

Kun ylität 1-watin ja sitä suurempien LEDien valikoiman-etenkin nykypäivän korkean-tiheyden COB- (chip-on-) -järjestelmät, jotka tuovat huomattavan tehon pieneen jalanjäljeen, ilman jäähdytyselementtiä ajo vaatii ongelmia.

 

Harkitse tyypillistä 50 -watin LED-valoa, jota käytetään kaupallisissa alasvalaisimissa tai korkeatasoisissa valaisimissa. Ilman oikein suunniteltua jäähdytyselementtiä risteyksen lämpötila voi ylittää 100 astetta muutamassa minuutissa. Näissä lämpötiloissa LEDin nimelliskäyttöikä 50 000 tuntia putoaa lähemmäs 10 000 tuntia. Valoteho voi heikentyä 30 prosenttia tai enemmän ensimmäisen vuoden aikana.

 

Se ei ole komponenttivika. Se on tuotevirhe. Ja jos myyt näitä kalusteita, siitä tulee ongelmasi.

 

Mitä oikea jäähdytyselementti todella tekee (paitsi, että se on vain metallijuttu)

Jos olet hankkinut jäähdytyselementtejä jonkin aikaa, tiedät, etteivät ne kaikki ole tasa-arvoisia. Suulakepuristetun alumiinin pala ripoilla on yleisin lähestymistapa, mutta sen takana oleva suunnittelu on tärkeämpää kuin useimmat ihmiset ymmärtävät.

 

Pinta-ala ja ilmavirta

Jäähdytyselementti toimii lisäämällä pinta-alaa, joka on käytettävissä lämmön siirtämiseksi ympäröivään ilmaan. Suurempi pinta-ala tarkoittaa parempaa jäähdytystä-johonkin pisteeseen asti. Rivien tiheys, evien korkeus ja suunta vaikuttavat kaikki siihen, kuinka tehokkaasti ilma liikkuu jäähdytyselementin läpi. Passiivisessa jäähdytyksessä (ei tuuletinta) rivat on asetettava erilleen, jotta luonnollinen konvektio voi todella toimia. Liian monet evät pakattu liian tiukasti ja ilmavirta pysähtyy. Vastakohtaista, mutta totta.

 

Materiaalin johtavuus

Alumiini on standardi hyvästä syystä. Se tarjoaa erinomaisen lämmönjohtavuuden (noin 200 W/m·K tavallisille seoksille, kuten 6063), se on kevyt ja se voidaan suulakepuristaa, koneistaa tai meis{3}}valaa monimutkaisiin muotoihin. Kupari johtaa lämpöä paremmin, mutta se on raskaampaa ja kalliimpaa. Useimmissa LED-sovelluksissa alumiini osuu suloiseen paikkaan.

 

Käyttöliittymällä on väliä

Tämä on se osa, joka jää huomiotta. Jäähdytyselementti toimii vain, jos lämpöä todella pääsee LEDistä nieluun. Tämä tarkoittaa asianmukaista asennusta, tasaisia ​​pintoja ja yleensä lämpörajapintamateriaalia-lämpötahnaa, -tyynyjä tai faasin-muutosmateriaaleja-, jotka täyttävät LED-paketin ja jäähdytyselementin pinnan väliset mikroskooppiset raot. Ohita se, ja voit yhtä hyvin ohittaa jäähdytyselementin kokonaan.

 

Kuinka tietää, mitä todella tarvitset

Jos suunnittelet tuotetta LEDien ympärille, kysymys ei todellakaan ole "Tarvitsenko jäähdytyselementin?" Se on "kuinka paljon lämmönhallintaa tämä suunnittelu vaatii?"

 

Tässä on käytännöllinen tapa ajatella asiaa:

- Alhaisen-tehon ilmaisinsovellukset (yhteensä alle 1 W):Varmaan hyvin ilman erillistä jäähdytyselementtiä. PCB-kupari voi olla riittävä.

- Pieni---keskiteho (yhteensä 1–10 W):Pieni suulakepuristettu tai leimattu jäähdytyselementti on yleensä tarpeen. Passiivinen jäähdytys riittää usein.

- Keskiteho-suuriin-tehoihin (yhteensä 10 W–100 W+):Mukautetuista suulakepuristetuista, koneistetuista tai liimatuista-ripajäähdytyslevyistä tulee normi. Passiivinen jäähdytys toimii edelleen, jos suunnittelu sallii riittävän pinta-alan. Jos ilmavirtaus on rajoitettu tai ympäristön lämpötilat ovat korkeat, pakkojäähdytystä (tuulettimet) on ehkä harkittava.

- Tiheät{1}}taulukot ja COB-moduulit:Nämä vaativat usein aktiivista jäähdytystä tai erittäin optimoituja passiivisia ratkaisuja, joilla on suuri pinta-ala. Lämpötiheys on yksinkertaisesti liian korkea hallitakseen muuten.

 

Väärän tekemisen hinta

Tässä puhutaan lämmönhallinnasta. Kun alamitat jäähdytyselementin tai ohitat sen kokonaan, huomaat harvoin vian välittömästi. Tuote läpäisee alkutestin. Se näyttää hyvältä ensimmäisten kuukausien aikana. Mutta vahinko kertyy.

 

LEDien käyttöikä noudattaa Arrhenius-mallia{0}}periaatteessa, jokainen 10 asteen nousu liitoslämpötilassa karkeasti puolittaa käyttöiän. Joten tuote, joka on suunniteltu kestämään 50 000 tuntia 85 asteen liitoslämpötilassa, saattaa kestää vain 25 000 tuntia 95 asteen lämpötilassa ja 12 500 tuntia 105 asteen lämpötilassa.

 

Jos myyt kaupallisille asiakkaille-laitospäälliköille, autoteollisuuden OEM-valmistajille, valaistussuunnittelijoille-, he odottavat näitä 50 000 tuntia. He tekevät päätöksiä tämän määrän perusteella. Kun vikoja alkaa näkyä 20 000 tunnin kuluttua, et vain vaihda LEDejä. Korvaat asiakkaiden luottamuksen.

 

Mitä etsiä jäähdytyslevykumppanilta

Jos olet tullut siihen tulokseen, että kyllä, LEDit tarvitsevat jäähdytyselementtejä-ja jos luet tätä, luultavasti tiedät-, seuraava kysymys on, kuka ne rakentaa.

 

Kaikki jäähdytyselementtien toimittajat eivät ymmärrä LED-sovelluksia. Parhaat kysyvät sinulta oikeat kysymykset: Mikä on risteyksen lämpötilatavoitteesi? Mikä on ympäröivä ympäristö? Oletko passiivinen vai aktiivinen jäähdytys? Tarvitsetko jäähdytyselementin toimimaan rakenneosana tai kotelona?

He ymmärtävät myös, että LED-sovelluksissa jäähdytyselementti on usein osa tuotteen visuaalista identiteettiä. Varsinkin arkkitehtonisissa tai kuluttajatuotteissa jäähdytyselementin on näytettävä oikealta, viimeisteltävä oikein ja integroitava siististi muuhun suunnitteluun.

 

 

kloZP jäähdytyselementti, olemme suunnitelleet ja valmistaneet lämpöratkaisuja LED-sovelluksiin kaupallisilla, autoteollisuuden ja teollisuuden aloilla. Työskentelemme alumiini-puristetulla, koneistetulla, liimatulla-fin-ja käsittelemme kaiken lämpömallinnuksesta tuotantoon. Jos olet kehittämässä LED-tuotetta ja haluat saada lämmönhallinnan oikein ensimmäistä kertaa, tutustu toimintaamme osoitteessa www.zpheatsink.com. Tai tavoittaa. Keskustelemme mielellämme hakemuksesi kautta.

 

ZP HEATSINKon erikoistunut räätälöityihin jäähdytyslevyratkaisuihin 20 vuoden ajan. Lähetä vaatimuksesi kauttawww.zpheatsink.com/contact-meihintai lähetä tekniset piirustukset osoitteeseengeneral@zp-aluminum.comaloittaaksesi LED-jäähdytyslevyprojektisi ensimmäisen vaiheen.

 

Piirustuksesta todellisuuteen ZP auttaa sinua saavuttamaan.