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LED-Flutlichtfabrik in China | Erklären Sie die Wärmeableitung von Lampen und Laternen im Detail

2022/08/28

Wie wir alle wissen, ist LED (Light Emitting Diode), Leuchtdiode, ein Festkörper-Halbleiterbauelement, das elektrische Energie direkt in Lichtenergie umwandeln kann. Das Herzstück der LED ist ein Halbleiterchip. Ein Ende des Chips ist an einer Halterung befestigt, die die negative Elektrode ist, und das andere Ende ist mit der positiven Elektrode der Stromversorgung verbunden. Der gesamte Chip ist mit Epoxidharz vergossen.

 

Der Halbleiterwafer besteht aus zwei Teilen, ein Teil ist ein Halbleiter vom P-Typ, in dem Löcher dominieren, und das andere Ende ist ein Halbleiter vom N-Typ, in dem sich hauptsächlich Elektronen befinden. Aber wenn die zwei Halbleiter verbunden werden, wird zwischen ihnen ein "PN-Übergang" gebildet. Wenn der Strom durch den Draht auf den Wafer einwirkt, werden die Elektronen in den P-Bereich geschoben, wo die Elektronen und Löcher rekombinieren und dann Energie in Form von Photonen emittieren, was das Prinzip der LED-Lichtemission ist. Die Wellenlänge des Lichts bestimmt die Farbe des Lichts, die durch das Material bestimmt wird, das den P-N-Übergang bildet.

 

Bei der Umwandlung elektrischer Energie in Lichtenergie durch die LED steigt die Temperatur des PN-Übergangs, wenn Strom durch die LED-Komponenten fließt, und bildet die sogenannte Lichterwärmung, dh je höher der Strom, desto höher die Temperatur und desto höher die Helligkeit des Lichts. Viele Leute hier mögen sagen, wenn das der Fall ist, warum dann die Temperatur der LED kontrollieren?

 

Um dieses Problem zu verstehen, werfen wir zunächst einen Blick darauf, wie sich eine zu hohe Temperatur auf LEDs und LED-Lampen auswirkt.

 

    Der Einfluss der Temperatur auf LEDs

 

①LED besteht hauptsächlich aus Halterung, Silberkleber, Chip, Golddraht (Kupferdraht) und Epoxidharz. Mit Ausnahme von Halterung und Epoxidharz kann die Beschädigung der anderen drei Materialien direkt dazu führen, dass die LED nicht mehr funktioniert, und die übermäßig hohe Temperatur der LED ist genau die Nemesis der oben genannten drei Materialien. In einer Umgebung mit hoher Temperatur nimmt der Lichtabfall der LED zu, wodurch die Lebensdauer der LED verringert wird, und sogar der Golddraht (Kupferdraht) kann sofort durchbrennen, wodurch die LED direkt beschädigt wird.

 

② Eine einzelne LED kann die Nutzungsanforderungen nicht direkt erfüllen. Oft wird neben der LED auch ein LED-Netzteil (Treiber) mitgeliefert. Das Netzteil selbst ist ein Heizkörper und hat seine eigenen Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit. Wenn die Temperatur zu hoch ist, wird die Stromversorgung deaktiviert oder sogar beschädigt, was dazu führt, dass LED-Lampen nicht richtig funktionieren.

 

Daher ist es dringend erforderlich, das Temperaturproblem von LEDs und LED-Lampen, dh die Wärmeableitung, zu lösen.

 

    Prinzip der Wärmeableitung

 

Die Wärmeabfuhr im herkömmlichen Sinne ist die sogenannte Wärmeübertragung, und das Prinzip der Wärmeübertragung hat die folgenden drei Punkte:

 

 1 Leitung

 

Wie wir alle wissen, kann Wärme durch ein Medium geleitet und von einer Stelle mit zu hoher Temperatur an eine Stelle mit zu niedriger Temperatur übertragen werden. In diesem Fall können die Leitfähigkeit des Materials, der Wärmewiderstand, der durch die Struktur des Kühlkörpers verursacht wird, sowie die Form und Größe die Wärmeübertragung beeinträchtigen.

 

 2 Strahlung

 

Der Physiklehrer der High School sagte uns, dass Wärme nach oben geht. Tatsächlich ist dies die sogenannte Strahlung, die sehr auf die Umgebung und das Material des Strahlers selbst beschränkt ist.

 

 3 Konvektion

 

Menschen, die ein Gebäude kaufen, sollten das Konzept eines einstöckigen Gebäudes gehört haben. Verkäufer sagen im Allgemeinen, dass ein solches Gebäude sehr cool ist, und es ist wahr. Die sogenannte Konvektion soll Wärme durch den Gas- oder Flüssigkeitsstrom abführen, und ihre Wärmeableitungsrate hängt im Allgemeinen von der Strömung ab. Wenn Sie die Geschwindigkeit am Lampenkörper erreichen möchten, ist dies schwierig (unter Berücksichtigung von Faktoren wie Wasserdichtigkeit und Sicherheitsvorschriften), aber nicht ohne ausdrücklichen Hinweis auf die folgenden Produkte.

 

 

 

Die oben genannten drei Punkte der Wärmeableitung, die bei Lampen heute am häufigsten verwendet werden, ist die Wärmeleitung, die auch das Thema ist, auf das wir uns heute konzentrieren.

 

    Wärmeleitung

 

Freunde, die den obigen Text lesen, sollten feststellen, dass es drei Punkte gibt, die Wärmeleitung, Material, Struktur und Größe beeinflussen.

 

 1 Stoff

 

Bei den Materialien müssen wir über die Zusammensetzung von LED-Lampen sprechen. Zunächst einmal besteht eine der gebräuchlichsten LED-Lampen aus Kühlkörpern (Lampenkörpern), LEDs, Substraten, Leistungstreibern und optischen Komponenten. Darunter umfasst der Heizkörper LEDs und zwei Treiber, und der Kühlkörper umfasst einen Strahler, ein Substrat oder ein optisches Aluminiumelement (die Wärmeleitfähigkeit ist fast vernachlässigbar).

 

Kühlkörper

 

Die Strahler von LED-Lampen bestehen im Allgemeinen aus Aluminium, die in zwei Kategorien unterteilt werden, gestrecktes Aluminium, hauptsächlich aus Aluminium wie AL6060, und Aluminiumdruckguss, hauptsächlich aus ADC12. Unter ihnen beträgt die Wärmeleitfähigkeit von ADC12 96,7 W/m ℃ und Aluminiummaterialien wie AL6060 198 bis 250 W/m ℃. Letzteres ist in Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit besser als ersteres. Einige Leute mögen hier fragen, warum Aluminiummaterialien wie AL6060 die Wärmeleitung so gut sind, warum erscheint ADC12?

 

①ADC12 Druckguss-Aluminium, das schnell in Massenproduktion hergestellt werden kann und die allgemeinen Anforderungen an die Designästhetik erfüllen kann (fast jede erdenkliche Form kann präsentiert werden), aber aufgrund der geringen Veränderbarkeit und der hohen Kosten für die Designform wird es im Allgemeinen verwendet wenn die Größe nicht sehr groß ist. , auf Produkte, die nicht modifiziert werden müssen, und auch wegen seines relativ günstigen Preises hat es den Muschelmarkt lange besetzt.

 

②Gestrecktes Aluminium, starke Wärmeleitfähigkeit, niedrige Formkosten betragen im Allgemeinen ein Zehntel der Kosten von Druckgussformen, flexible Längenänderungen und schnelle Verarbeitung und Massenproduktion. Die Gründe, warum es den Markt der Schale nicht vollständig besetzen kann, sind jedoch die folgenden: unzureichende Härte, es ist leicht zu verformen, und das Aussehen kann nur mit wenigen Änderungen gestreckt werden, was die Anforderungen des Markterscheinungsbildes nicht erfüllen kann.

 

Aus der Kombination der beiden obigen Punkte kann geschlossen werden, dass das gereckte Aluminium zur Wärmeableitung besser ist als das Druckgussaluminium und die praktische Anwendbarkeit des letzteren besser ist als die des ersteren, was von den Kostenanforderungen und den Anforderungen an das Erscheinungsbild des Designs abhängt .

 

Substrat

 

Neben der Hülle gehört auch das Substrat zu den wichtigen Wärmesenken. Zu den üblichen Wärmeableitungssubstraten, die bei LED-Lampen auf dem Markt verwendet werden können, gehören Kupfersubstrate und Aluminiumsubstrate. Unter ihnen ist das Kupfersubstrat mit Wärmeleitfähigkeit besser als das Aluminiumsubstrat, aber der Preis ist relativ hoch. , Die meisten Designer oder Unternehmen werden Aluminiumsubstrate als Kühlkörper wählen.

 

 2 Struktur

 

①Aussehen kann das in der Abbildung unten gezeigte Rippendesign verwenden.

 

 

 

②In der frühen Phase des Designs sollten Sie über die Platzierung elektronischer Komponenten nachdenken, um gemeinsame Wärmequellen zu vermeiden, wie in den folgenden Diagrammen gezeigt.

 

 

 

③Mit Erlaubnis der Struktur ist es am besten, die Position des Netzteils nicht an der Unterseite der Lichtquelle zu fixieren, da die Wärme nach dem Prinzip des Wärmeflusses nach oben steigt. Für den Fall, dass es wirklich unmöglich ist, dies zu kontrollieren, ist es am besten, den Leitungsabstand auf mehr als 3 cm zu beschränken (für den Grund, bitte Baidu Wissen über Wärmeleitung). Die Designebene ist wie unten gezeigt.

 

 

 

 3 Größen

 

Ich werde darauf nicht näher eingehen. Beispielsweise kann ein Quadratmeter Material 1 W Wärme exportieren, und ein Quadratmeter Material kann 100 W Wärme exportieren. Das Konzept ist sehr klar, und es ist nicht nötig, ins Detail zu gehen. Es kann hier im Rahmen eines vernünftigen Rahmens nur empfohlen werden. Wählen Sie eine angemessene Größe im Inneren.

 

    Missverständnis der Wärmeableitung

 

Nachdem Sie die obigen Informationen gelesen haben, sollten viele Menschen verstehen, dass die Wärmeleitfähigkeit für die Wärmeableitung von Lampen sehr wichtig ist. Daher werden viele Menschen bessere Wärmeableitungsmaterialien wählen und daher abergläubisch über diese sogenannten hohen Preise sein, die nicht verifiziert wurden von viele Partys. Material Tatsächlich wurde experimentell festgestellt, dass bei Verwendung von gewöhnlichem Aluminium zur Wärmeableitung nach vielen Tests die Temperatur des Kühlkörpers nur 3-5 ° höher ist als bei einigen sogenannten High-Tech-Wärmeableitungsmaterialien. Ein Material mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit kann die Temperatur nur um 3-5° reduzieren, wenn der Wärmewiderstand Null ist, aber die Kosten sind eine andere Sache.

 

Neben dem Material gibt es auch bei der Heatpipe viele Missverständnisse. Zunächst einmal, was ist eine Heatpipe? Ein Wärmerohr (Heatpipe genannt) ist ein spezielles Material mit schneller Temperaturgleichmäßigkeit. Die Eigenschaften des Wärmerohrs und seine Eigenschaften der schnellen Temperaturgleichmäßigkeit verleihen ihm eine hervorragende thermische Supraleitungsleistung; Natürliche geothermische Referenzen usw. spielen die Rolle der schnellen Wärmeleitung und sind die gebräuchlichsten und effizientesten thermischen (nicht wärmeableitenden) Komponenten in den heutigen wärmeableitenden Geräten für elektronische Produkte.

 

Diese Einführung klingt großartig, aber die Wärme vom Kühlkörper muss schließlich durch Luftkonvektion abgeführt werden. Ohne die Unterstützung der Kühlrippen erreicht die Heatpipe schnell ein thermisches Gleichgewicht und die Temperatur steigt zusammen mit dem Kühlkörper. Das macht nicht viel Sinn. Wenn Sie dem Wärmerohr Rippen hinzufügen, werden Sie schließlich die Rippen verwenden, um Wärme abzuleiten, und der Kontaktpunkt zwischen den Rippen und dem Wärmerohr ist nicht so gut wie bei anderen Methoden, und es führt auch zu einem Anstieg der Kosten und der Wärme Ableitung. Die Wirkung wird nicht verbessert. Versuchen Sie daher bei der Verwendung von Heatpipes, die Rationalität ihrer Struktur zu berücksichtigen und sie nicht blind zu verwenden.

 

Es gibt drei Punkte der Wärmeableitung, Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Ich habe Leitung und Konvektion erklärt. Lassen Sie uns als nächstes über Strahlung sprechen. Tatsächlich macht es für die Wärmeableitung von Lampen nicht viel Sinn. Viele Menschen werden jedoch darauf hören, was Hersteller über Nanometer sagen. Strahlende Materialien oder so, eigentlich ist das bei Lampen wirklich vernachlässigbar. Wieso den? Zunächst einmal liegt der Temperaturbereich bei Lampen bei etwa 50-80°, und in diesem Fall kann das Strahlungsmaterial, selbst wenn es die Strahlungskapazität von Schwarzkörperstrahlung erreicht, maximal einige Prozent der Wärmeableitung übernehmen. und die Beschichtung selbst behindert die Wärmeleitung und beeinträchtigt so die Wärmeableitung von Lampen.

 

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