چگونه یک هیت سینک LED گرما را دفع می کند؟

هیت سینک یک چراغ LED یک "سیستم انتقال گرما" با طراحی دقیق است. هدف آن انتقال سریع گرمای تولید شده توسط تراشه LED به هوای اطراف است و از گرم شدن بیش از حد و از کار افتادن تراشه جلوگیری می کند.

 

 

این فرآیند در درجه اول بر سه روش فیزیکی اساسی انتقال حرارت متکی است: هدایت حرارتی، همرفت حرارتی و تابش حرارتی. بیایید این روند را مرحله به مرحله تجزیه کنیم:

 

فرآیند اتلاف حرارت سه مرحله‌ای-

 

مرحله 1: هدایت حرارتی - "بزرگراه داخلی"

این نقطه شروع و پایه انتقال حرارت است.

 

1. منبع گرما: تراشه‌های ال‌ای‌دی هنگام تغذیه و ساطع نور، گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند. این گرما در داخل تراشه کوچک متمرکز می‌شود و یک «هات‌اسپت» با دمای بالا را- تشکیل می‌دهد.

 

2. مسیر:

تراشه ابتدا روی یک بستر فلزی (معمولاً یک بستر آلومینیومی یا MCPCB) لحیم می شود. لایه پایه زیرلایه عایق است که در زیر آن یک لایه آلومینیومی رسانا قرار دارد. وظیفه اصلی آن انتقال سریع گرما به سمت خارج از تراشه است.

 

سپس این بستر فلزی با استفاده از گریس حرارتی به بدنه هیت سینک محکم می‌چسبد. گریس حرارتی شکاف‌های هوای میکروسکوپی را پر می‌کند (هوا رسانای گرمایی ضعیفی است)، و انتقال گرما کارآمد را تضمین می‌کند.

 

خود هیت سینک از موادی با رسانایی حرارتی بالا (مانند آلومینیوم یا برای محلول‌های{0}بالاتر، مس) ساخته شده است. گرما به سرعت در ساختار داخلی سینک حرارتی از جمله هر باله پخش می شود.

 

اصل اصلی در اینجا این است: از طریق مواد حرارتی برتر و تماس محکم، گرما به سرعت از یک منبع "نقطه ای" به یک منبع "سطحی" در کل سینک حرارتی تبدیل می شود.

 

 

مرحله دوم: همرفت حرارتی - "تعامل با هوا"

این مرحله بحرانی برای دفع نهایی گرما است.

 

1. افزایش سطح: هیت سینک‌ها با ساختارهای پره‌دار، ستونی یا سوزنی{1} طراحی می‌شوند که عمدتاً برای به حداکثر رساندن سطح در معرض هوا در یک حجم محدود طراحی می‌شوند. سطح بزرگتر امکان تماس با هوای بیشتری را فراهم می کند.

 

2. جریان هوا:

همرفت طبیعی: برای لامپ‌ها یا وسایل ال‌ای‌دی کم مصرف، همرفت طبیعی کافی است. هوای گرم شده در اطراف رادیاتور چگالی کمتری پیدا می‌کند و بالا می‌آید و هوای خنک‌تری را برای جایگزینی آن وارد می‌کند. این یک چرخه گردش هوای مداوم و بی صدا ایجاد می کند که به طور پیوسته گرما را دفع می کند. «گرما»ی که با دست خود احساس می کنید همین هوای گرم شده است.

 

جابجایی اجباری: برای ال‌ای‌دی‌های پرقدرت مانند پروژکتورها، چراغ‌های جلوی خودرو یا چراغ‌های صحنه، همرفت طبیعی کافی نیست. فن های کوچکی به هیت سینک اضافه می شوند که از جریان هوای اجباری برای تسریع چشمگیر اتلاف گرما استفاده می کنند. این شبیه به افزودن فن به CPU کامپیوتر است.

اصل اصلی در اینجا این است: انتقال موثر گرما از سینک حرارتی فلزی به هوای متحرک از طریق یک سطح بزرگ و جریان هوا.

 

مرحله سوم: تشعشع حرارتی - "یاری نامرئی"

هر جسمی با دما انرژی را به شکل امواج الکترومغناطیسی به بیرون ساطع می کند.

همانطور که هیت سینک گرم می شود، انرژی مادون قرمز را نیز به بیرون تابش می کند و بخشی از گرمای خود را دفع می کند.

در مدیریت حرارتی LED، تشعشعات حرارتی نسبتاً کمی کمک می کند (به ویژه در دماهای پایین)، اما وجود دارد. رنگ‌آمیزی سطح سینک حرارتی به رنگ‌های سیاه یا تیره، خنک‌کننده تابشی را افزایش می‌دهد، زیرا سطوح تیره‌تر تابش بیشتری دارند. با این حال، به دلایل زیبایی شناختی و ضد آلودگی{2}}، اکثر هیت سینک های تجاری به رنگ نقره ای-سفید می مانند.

 

 

 

 

خلاصه: یک استعاره زنده

کل سیستم خنک کننده را به عنوان یک پورت شلوغ تصور کنید:

تراشه LED یک "کارخانه" است که به طور مداوم "محموله گرما" تولید می کند.

گریس حرارتی و زیرلایه فلزی "بزرگراه های حمل و نقل سریع-" هستند که کارخانه را به جاده های اصلی متصل می کنند.

بدنه هیت سینک فضای ذخیره سازی بزرگ و اسکله های بندر است.

پره های هیت سینک ردیفی از اسکله ها در اسکله هستند که به طور قابل توجهی ظرفیت بارگیری و تخلیه بار همزمان محموله را افزایش می دهند.

هوا کشتی های باری است که کالاها را حمل می کنند.

همرفت طبیعی به حمل و نقل طبیعی از طریق جریان های آب و باد متکی است.

فن{0}}همرفت اجباری یدک‌کش‌ها و موتورها را برای تسریع در بارگیری/تخلیه و حمل و نقل به کار می‌گیرد.

 

اگر پورت (سیستم خنک کننده) به خوبی-طراحی شده باشد، کالاها (گرما) به سرعت منتقل می‌شوند و به کارخانه (تراشه LED) اجازه می‌دهد با ظرفیت کامل 24/7 (نور ساطع می‌کند) کار کند. اگر بندر شلوغ شود، اسکله ها کافی نباشد (منطقه اتلاف گرما کوچک)، یا کشتی های باری در دسترس نباشد (جریان هوا ضعیف)، کالاها روی هم انباشته می شوند و در نهایت باعث تعطیلی کارخانه می شوند (فروپاشی نور LED یا خرابی).

 

بنابراین، طراحی هیت سینک LED عالی تعادل بهینه را بین سه عنصر به دست می‌آورد: مواد (رسانایی حرارتی بالا)، ساختار (سطح بزرگ)، و تهویه (ترویج همرفت).

 

ZP HEATSINK به مدت 20 سال در راه حل های هیت سینک سفارشی تخصص دارد. درخواست خود را از طریق https://www.zpheatsink.com/contact-به ما ارسال کنید یا نقشه های فنی را به general@zp-aluminium.com ایمیل کنید تا اولین مرحله از پروژه هیت سینک خود را شروع کنید.

 

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