آیا ال ای دی ها به هیت سینک نیاز دارند؟

 

از پنج مهندس بپرسید که آیا یک LED نیاز به هیت سینک دارد یا خیر، و احتمالاً پنج پاسخ متفاوت دریافت خواهید کرد. بستگی به قدرت داره بستگی به طراحی داره بستگی به این دارد که می‌خواهید چقدر طول بکشد.* نکته ناامیدکننده این است که همه آنها درست می‌گویند.

 

در اینجا نسخه کوتاه است: هر LED نیاز به یک هیت سینک ندارد، اما هر LED که اهمیت دارد احتمالاً نیاز دارد.

 

 

اگر اجزای LED را برای کاربردهای تجاری تامین می‌کنید-به نورپردازی بالا{1}، چراغ‌های جلو خودرو، نورپردازی باغبانی، یا نور پس‌زمینه نمایشگر فکر کنید-این سؤال فقط آکادمیک نیست. این به طور مستقیم بر طول عمر محصول شما، هزینه های گارانتی شما و اینکه آیا مشتریان شما خیلی قبل از اینکه انتظار داشتند وسایل را تعویض کنند، تاثیر می گذارد.

 

بنابراین اجازه دهید به جزئیاتی بپردازیم که واقعاً برای کسی که برای امرار معاش محصولات تولید می کند مهم است.

 

فیزیک ساده پشت سوال

 

LED ها در مقایسه با لامپ های رشته ای کارآمد هستند. همه این را می دانند. اما «کارآمد» به معنای «سرد» نیست. یک LED استاندارد با قدرت{3} چیزی بین 30 تا 50 درصد انرژی الکتریکی خود را به نور تبدیل می کند. بقیه؟ گرما.

 

این گرما درست در محل اتصال نیمه هادی-نقطه ریز درون LED که در آن نور واقعاً اتفاق می افتد تولید می شود. اگر دمای محل اتصال بیش از حد بالا برود، چند چیز شروع می شود. خروجی نور کاهش می یابد. تغییر رنگ طول عمر به شدت کاهش می یابد. در موارد شدید، LED به طور کامل از کار می افتد.

 

کار یک هیت سینک ساده است: آن گرما را از محل اتصال دور کرده و در هوای اطراف پخش کنید. سوال این نیست که آیا گرما باید مدیریت شود یا خیر. این است که آیا برنامه خاص شما به یک هیت سینک اختصاصی برای انجام آن مدیریت نیاز دارد یا خیر.

 

وقتی می توانید از هیت سینک بگذرید

 

ال ای دی های کم مصرف-گاهی اوقات می توانند بدون یکی از بین بروند

برای-ال ای دی های کم مصرف-به چراغ های نشانگر روی پانل کنترل، روشنایی نوار تزئینی، یا ال ای دی هایی که با توان 0.5 وات یا کمتر کار می کنند- فکر کنید، خود جزء اغلب گرما را کنترل می کند. سرنخ ها یا یک رد PCB کوچک مسیر حرارتی کافی را برای حفظ دمای محل اتصال در حد استاندارد فراهم می کند. نیازی به هیت سینک نیست.

 

اما نکته اینجاست. "قدرت کم" نسبی است. اگر دوجین LED کم مصرف{2}}را محکم روی یک تخته کوچک کنار هم قرار دهید، گرمای تجمعی مشکل ساز می شود. در آن مرحله، شما در حال ساختن یک برنامه کاربردی با چگالی توان بالاتر- هستید و مدیریت حرارتی دوباره ضروری می‌شود.

 

ال ای دی های متوسط-تا-تقریباً همیشه به مدیریت حرارتی نیاز دارند

هنگامی که به محدوده 1{1}}LED و بالاتر-به‌خصوص با آرایه‌های COB با چگالی بالا امروزی (تراشه-روی-) امروزی که قدرت قابل توجهی را در یک فضای کوچک و بدون سینک حرارتی کار می‌کند، می‌روید، مشکل ایجاد می‌کند.

 

یک LED معمولی 50-واتی را در نظر بگیرید که در یک چراغ تجاری یا لوازم جانبی بالا استفاده می شود. بدون یک هیت سینک مناسب طراحی شده، دمای محل اتصال می تواند در عرض چند دقیقه از 100 درجه تجاوز کند. در این دماها، طول عمر 50000 ساعت LED به چیزی نزدیک به 10000 ساعت کاهش می یابد. خروجی نور می تواند در سال اول 30 درصد یا بیشتر کاهش یابد.

 

این خرابی جزء نیست. این یک شکست محصول است. و اگر آن وسایل را می فروشید، این مشکل شما می شود.

 

یک هیت سینک مناسب در واقع چه می کند (فراتر از اینکه فقط یک چیز فلزی پره ای باشد)

اگر مدتی است که منبع هیت سینک ها را تامین می کنید، می دانید که همه آنها برابر نیستند. یک قطعه آلومینیوم اکسترود شده با پره‌ها رایج‌ترین رویکرد است، اما مهندسی پشت آن بیش از آن چیزی است که اکثر مردم تصور می‌کنند.

 

مساحت سطح و جریان هوا

هیت سینک با افزایش سطح در دسترس برای انتقال گرما به هوای اطراف کار می کند. مساحت سطح بیشتر به معنای خنک کردن بهتر-تا یک نقطه است. چگالی باله، ارتفاع باله، و جهت گیری همگی بر نحوه حرکت موثر هوا در هیت سینک تأثیر می گذارند. در خنک کننده غیرفعال (بدون فن)، باله ها باید از هم فاصله داشته باشند تا همرفت طبیعی بتواند عمل کند. باله های بیش از حد خیلی محکم بسته بندی شده اند و جریان هوا متوقف می شود. خلاف عقل، اما درست است.

 

رسانایی مواد

آلومینیوم به دلایل خوبی استاندارد است. این رسانایی حرارتی عالی را ارائه می دهد (حدود 200 W/m·K برای آلیاژهای معمولی مانند 6063)، سبک وزن است و می توان آن را اکسترود کرد، ماشین کاری کرد یا قالب- به شکل های پیچیده ریخت. مس گرما را بهتر هدایت می کند، اما سنگین تر و گران تر است. برای اکثر کاربردهای LED، آلومینیوم به نقطه مطلوبی می رسد.

 

رابط مهم است

این بخشی است که نادیده گرفته می شود. یک هیت سینک فقط در صورتی کار می کند که گرما بتواند واقعاً از LED به سینک برسد. این به معنای نصب مناسب، سطوح مسطح، و معمولاً مواد رابط حرارتی-خمیر حرارتی، پدها یا مواد تغییر فاز-مواد تغییر فاز-برای پر کردن شکاف‌های میکروسکوپی بین بسته LED و سطح سینک حرارتی است. از آن بگذرید و ممکن است به طور کامل از هیت سینک صرفنظر کنید.

 

چگونه بفهمیم که واقعاً به چه چیزی نیاز داریم

اگر در حال طراحی محصولی پیرامون LED هستید، سوال واقعاً این نیست که "آیا به یک هیت سینک نیاز دارم؟" این است که "این طراحی به چه میزان مدیریت حرارتی نیاز دارد؟"

 

در اینجا یک راه عملی برای فکر کردن در مورد آن وجود دارد:

- برنامه‌های نشانگر توان کم- (در مجموع کمتر از 1 وات):احتمالا بدون هیت سینک اختصاصی خوب است. ریختن مس PCB ممکن است کافی باشد.

- توان کم-تا-متوسط ​​(مجموع 1 تا 10 وات):یک هیت سینک کوچک اکسترود شده یا مهر شده معمولاً ضروری است. خنک کننده غیرفعال اغلب کافی است.

- توان متوسط-تا-بالا (در مجموع 10 وات تا 100 وات):هیت سینک‌های اکسترود شده، ماشین‌کاری شده یا چسبانده شده{0} باله‌ای معمولی هستند. اگر طراحی مساحت سطح کافی را فراهم کند، خنک کننده غیرفعال همچنان کار می کند. اگر جریان هوا محدود باشد یا دمای محیط بالا باشد، ممکن است لازم باشد خنک کننده اجباری (فن ها) در نظر گرفته شود.

- آرایه‌های-چگالی بالا و ماژول‌های COB:اینها اغلب به خنک کننده فعال یا راه حل های غیرفعال بسیار بهینه شده با سطح قابل توجه نیاز دارند. چگالی حرارتی به سادگی برای مدیریت در غیر این صورت بسیار بالا است.

 

هزینه اشتباه گرفتن

در اینجا چیزی در مورد مدیریت حرارتی است. هنگامی که یک هیت سینک را کوچکتر می کنید یا به طور کلی از آن صرف نظر می کنید، به ندرت فوراً خرابی را مشاهده می کنید. محصول تست اولیه را پشت سر می گذارد. در چند ماه اول بهره برداری خوب به نظر می رسد. اما آسیب جمع می شود.

 

طول عمر LED از مدل آرنیوس پیروی می کند- اساساً هر 10 درجه افزایش در دمای محل اتصال تقریباً طول عمر را به نصف کاهش می دهد. بنابراین محصولی که برای 50000 ساعت در دمای تقاطع 85 درجه طراحی شده است تنها 25000 ساعت در دمای 95 درجه و 12500 ساعت در دمای 105 درجه دوام می آورد.

 

اگر به مشتریان تجاری می‌فروشید-مدیران تسهیلات، سازه‌های OEM خودرو، مشخص‌کننده‌های روشنایی{1}}آن‌ها انتظار دارند این 50000 ساعت کار را داشته باشند. آنها بر اساس این تعداد تصمیم می گیرند. هنگامی که خرابی ها در 20000 ساعت شروع می شود، شما فقط LED ها را جایگزین نمی کنید. شما جایگزین اعتماد مشتری می شوید.

 

در شریک هیت سینک به دنبال چه چیزی باشید

اگر به این نتیجه رسیده اید که بله، ال ای دی های شما نیاز به هیت سینک دارند-و اگر در حال خواندن این مطلب هستید، احتمالاً دارید-سوال بعدی این است که چه کسی آنها را می سازد.

 

هر تامین کننده هیت سینک کاربردهای LED را درک نمی کند. بهترین ها سوالات درستی از شما خواهند پرسید: هدف دمای محل اتصال شما چیست؟ محیط محیط چیست؟ خنک کننده غیرفعال هستید یا فعال؟ آیا به هیت سینک نیاز دارید تا به عنوان یک جزء ساختاری یا محفظه دو برابر شود؟

آنها همچنین متوجه خواهند شد که برای کاربردهای LED، سینک حرارتی اغلب بخشی از هویت بصری محصول است. مخصوصاً در محصولات معمارانه یا مصرف‌کننده{1}}، سینک حرارتی باید درست به نظر برسد، به درستی تمام شود و با بقیه طرح‌ها یکپارچه شود.

 

 

درسینک حرارتی ZP، ما در حال طراحی و تولید راه حل های حرارتی برای کاربردهای LED در بخش های تجاری، خودرو و صنعتی بوده ایم. ما در آلومینیوم-اکسترود شده، ماشینکاری شده، باند-پره- کار می کنیم و همه چیز از مدل سازی حرارتی گرفته تا تولید را انجام می دهیم. اگر در حال توسعه یک محصول LED هستید و می خواهید برای اولین بار مدیریت حرارتی را به درستی انجام دهید، به آنچه که ما در www.zpheatsink.com انجام می دهیم نگاهی بیندازید. یا دست دراز کنید. ما خوشحالیم که از طریق برنامه خاص شما صحبت می کنیم.

 

هیت سینک ZPبه مدت 20 سال در راه حل های هیت سینک سفارشی تخصص دارد. درخواست خود را از طریقwww.zpheatsink.com/contact{2}}مایا نقشه های فنی را ایمیل کنیدgeneral@zp-aluminum.comبرای شروع اولین مرحله از پروژه هیت سینک LED خود.

 

از ترسیم به واقعیت، ZP به شما کمک می کند تا به آن دست پیدا کنید.