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Usine de projecteurs à led en Chine | Expliquez en détail la dissipation thermique des lampes et des lanternes

Août 28, 2022

Comme nous le savons tous, la LED (Light Emitting Diode), diode électroluminescente, est un dispositif semi-conducteur à l'état solide, qui peut convertir directement l'énergie électrique en énergie lumineuse. Le cœur de la LED est une puce semi-conductrice. Une extrémité de la puce est fixée à un support, qui est l'électrode négative, et l'autre extrémité est connectée à l'électrode positive de l'alimentation. L'ensemble de la puce est encapsulé par de la résine époxy.

 

La plaquette semi-conductrice se compose de deux parties, une partie est un semi-conducteur de type P, dans lequel les trous dominent, et l'autre extrémité est un semi-conducteur de type N, où se trouvent principalement les électrons. Mais lorsque les deux semi-conducteurs sont connectés, une "jonction P-N" se forme entre eux. Lorsque le courant agit sur la plaquette à travers le fil, les électrons seront poussés vers la région P, où les électrons et les trous se recombinent, puis émettront de l'énergie sous forme de photons, ce qui est le principe de l'émission de lumière LED. La longueur d'onde de la lumière détermine la couleur de la lumière, qui est déterminée par le matériau qui forme la jonction P-N.

 

Lors du processus de conversion de l'énergie électrique en énergie lumineuse par la LED, lorsque le courant traverse les composants de la LED, la température de la jonction PN augmente, formant ce que l'on appelle le chauffage lumineux, c'est-à-dire que plus le courant est élevé, plus la température, et plus la luminosité de la lumière est élevée. Beaucoup de gens ici peuvent dire, si c'est le cas, alors pourquoi contrôler la température de la LED ?

 

Pour comprendre ce problème, examinons d'abord comment une température excessive affecte les LED et les lampes à LED.

 

    L'effet de la température sur les LED

 

①La LED est principalement composée d'un support, d'une colle argentée, d'une puce, d'un fil d'or (fil de cuivre) et d'une résine époxy. À l'exception du support et de la résine époxy, les dommages causés par les trois autres matériaux peuvent directement entraîner l'arrêt du fonctionnement de la LED et la température excessivement élevée de la LED est exactement l'ennemi juré des trois matériaux ci-dessus. Dans un environnement à haute température, la décroissance lumineuse de la LED augmentera, réduisant la durée de vie de la LED, et même le fil d'or (fil de cuivre) peut être brûlé en un instant, endommageant directement la LED.

 

② Une seule LED ne peut répondre directement aux besoins d'utilisation. Souvent accompagné de la LED, il existe également une alimentation LED (driver). L'alimentation elle-même est un corps chauffant et elle a ses propres exigences de résistance à la température. Si la température est trop élevée, cela entraînera une incapacité ou même des dommages à l'alimentation, entraînant un dysfonctionnement des lampes LED.

 

Par conséquent, il est urgent de résoudre le problème de température des lampes LED et LED, c'est-à-dire la dissipation thermique.

 

    Principe de dissipation thermique

 

La dissipation de chaleur au sens traditionnel est ce que l'on appelle le transfert de chaleur, et le principe du transfert de chaleur comporte les trois points suivants :

 

 1 conduction

 

Comme nous le savons tous, la chaleur peut être conduite à travers un milieu et elle peut être transférée d'une position où la température est trop élevée à une position où la température est trop basse. Dans ce cas, la conductivité du matériau, la résistance thermique causée par la structure du dissipateur thermique, ainsi que la forme et la taille peuvent interférer avec le transfert de chaleur.

 

 2 Rayonnement

 

Le professeur de physique du lycée nous a dit que la chaleur monte. En fait, il s'agit du soi-disant rayonnement, qui est très limité au milieu environnant et au matériau du radiateur lui-même.

 

 3 Convection

 

Les personnes qui achètent un immeuble devraient avoir entendu le concept d'un immeuble à un étage. Les ventes disent généralement qu'un tel bâtiment est très cool, et c'est vrai. La convection dite consiste à dissiper la chaleur à travers le flux de gaz ou de liquide, et son taux de dissipation thermique dépend généralement du débit. Si vous voulez atteindre la vitesse sur le corps de la lampe, c'est difficile (compte tenu de facteurs tels que l'étanchéité et les règles de sécurité), mais ce n'est pas sans référence spécifique aux produits suivants.

 

 

 

Les trois points de dissipation thermique ci-dessus, les plus utilisés dans les lampes actuellement, sont la conduction thermique, qui est également le sujet sur lequel nous nous concentrons aujourd'hui.

 

    Conduction de la chaleur

 

Les amis qui lisent le texte ci-dessus devraient remarquer qu'il y a trois points qui affectent la conduction thermique, le matériau, la structure et la taille.

 

 1 matériau

 

En matière de matériaux, il faut parler de la composition des lampes LED. Tout d'abord, l'une des lampes LED les plus courantes est composée de dissipateurs de chaleur (corps de lampe), de LED, de substrats, de pilotes de puissance et de composants optiques. Parmi eux, le corps chauffant comprend des LED et deux pilotes, et le dissipateur thermique comprend un radiateur, un substrat ou un élément optique en aluminium (la conductivité thermique est presque négligeable).

 

dissipateur de chaleur

 

Les radiateurs des lampes à LED sont généralement en aluminium, qui sont divisés en deux catégories, l'aluminium étiré principalement en aluminium tel que l'AL6060, et l'aluminium moulé sous pression principalement en ADC12. Parmi eux, la conductivité thermique de l'ADC12 est de 96,7 w/m ℃, et les matériaux en aluminium tels que AL6060 sont de 198 ~ 250 w/m ℃. Ce dernier est meilleur que le premier en termes de conductivité thermique. Certaines personnes peuvent demander ici, puisque des matériaux en aluminium tels que AL6060 La conduction thermique est si bonne, pourquoi ADC12 apparaît-il ?

 

① Aluminium moulé sous pression ADC12, qui peut être produit en série rapidement et peut répondre aux exigences générales de l'esthétique de conception (presque toutes les formes auxquelles vous pouvez penser peuvent être présentées), mais en raison de la faible variabilité et du coût élevé du moule de conception, il est généralement utilisé quand la taille n'est pas très grande. , sur des produits qui n'ont pas besoin d'être modifiés, et aussi en raison de son prix relativement bon marché, il occupe depuis longtemps le marché des coques.

 

②Aluminium étiré, forte conductivité thermique, faible coût de moule est généralement un dixième de celui des moules de moulage sous pression, flexibilité dans les changements de longueur, et traitement rapide et production de masse. Cependant, les raisons pour lesquelles il ne peut pas occuper pleinement le marché de la coque sont les suivantes : dureté insuffisante, il est facile à déformer et l'apparence ne peut être étirée qu'avec peu de modifications, ce qui ne peut pas répondre aux exigences d'apparence du marché.

 

En combinant les deux points ci-dessus, on peut conclure que l'aluminium étiré à dissipation thermique est meilleur que l'aluminium moulé sous pression, et l'aspect pratique de ce dernier est meilleur que le premier, ce qui dépend des exigences de coût et des exigences d'apparence de la conception .

 

substrat

 

En plus de la coque, le substrat est également l'un des dissipateurs thermiques importants. Les substrats de dissipation thermique courants qui peuvent être utilisés sur les lampes à LED sur le marché comprennent les substrats en cuivre et les substrats en aluminium. Parmi eux, le substrat en cuivre à conductivité thermique est meilleur que le substrat en aluminium, mais le prix est relativement élevé. , La plupart des concepteurs ou des entreprises choisiront des substrats en aluminium comme dissipateurs de chaleur.

 

 2 Structure

 

①L'apparence peut utiliser la conception des ailettes illustrée dans la figure ci-dessous.

 

 

 

②Au début de la conception, vous devez penser à l'emplacement des composants électroniques pour éviter les sources de chaleur courantes, comme indiqué dans les schémas suivants.

 

 

 

③Avec l'autorisation de la structure, il est préférable de ne pas fixer la position de l'alimentation au bas de la source lumineuse, car selon le principe du flux de chaleur, la chaleur monte. Dans le cas où il est vraiment impossible de contrôler, il est préférable de réserver la distance de conduction à plus de 3 cm (pourquoi, veuillez connaître les connaissances liées à la conduction thermique de Baidu). Le plan de conception est comme indiqué ci-dessous.

 

 

 

 3 tailles

 

Je n'entrerai pas dans les détails à ce sujet. Par exemple, un mètre carré de matériau peut exporter 1W de chaleur et un mètre carré de matériau peut exporter 100W de chaleur. Le concept est très clair et il n'est pas nécessaire d'entrer dans les détails. Il ne peut qu'être recommandé ici, dans une fourchette raisonnable. Choisissez une taille raisonnable à l'intérieur.

 

    Incompréhension de la dissipation thermique

 

Après avoir lu les informations ci-dessus, beaucoup de gens devraient comprendre que la conductivité thermique est très importante pour la dissipation thermique des lampes, donc beaucoup de gens choisiront de meilleurs matériaux de dissipation thermique, ils sont donc superstitieux à propos de ces soi-disant prix élevés qui n'ont pas été vérifiés par de nombreuses fêtes. Matériau, en fait, il a été expérimentalement constaté qu'en utilisant de l'aluminium ordinaire pour la dissipation thermique, après de nombreux tests, la température du dissipateur thermique n'est que de 3 à 5 ° supérieure à celle de certains matériaux de dissipation thermique dits de haute technologie. Un matériau avec une excellente conductivité thermique ne peut réduire la température que de 3 à 5° lorsque la résistance thermique est nulle, mais le coût est une autre affaire.

 

Outre le matériau, il existe également de nombreux malentendus sur le caloduc. Tout d'abord, qu'est-ce qu'un caloduc ? Un caloduc (appelé caloduc) est un matériau spécial avec une uniformité de température rapide. Les caractéristiques du caloduc et ses caractéristiques d'uniformité rapide de la température lui confèrent d'excellentes performances supraconductrices thermiques; Les références géothermiques naturelles, etc., jouent le rôle d'une conduction thermique rapide et sont les composants thermiques (sans dissipation de chaleur) les plus courants et les plus efficaces dans les dispositifs de dissipation de chaleur des produits électroniques d'aujourd'hui.

 

Cette introduction sonne bien, mais la chaleur du dissipateur thermique doit finalement être évacuée par convection d'air. Sans le support des ailettes de refroidissement, le caloduc atteindra bientôt l'équilibre thermique et la température augmentera avec le dissipateur thermique. Cela n'a pas beaucoup de sens. Si vous ajoutez des ailettes au caloduc, vous utiliserez éventuellement les ailettes pour dissiper la chaleur, et le point de contact entre les ailettes et le caloduc n'est pas aussi bon que les autres méthodes, et cela entraînera également une augmentation des coûts et de la chaleur. dissipation. L'effet n'est pas amélioré. Par conséquent, lorsque vous utilisez des caloducs, essayez de considérer la rationalité de leur structure et de ne pas les utiliser aveuglément.

 

Il existe trois points de dissipation de la chaleur, la conduction, la convection et le rayonnement. J'ai expliqué la conduction et la convection. Parlons ensuite des radiations. En fait, cela n'a pas beaucoup de sens pour la dissipation thermique des lampes. Cependant, beaucoup de gens écouteront ce que disent les fabricants à propos des nanomètres. Des matériaux radiants ou quelque chose, en fait, c'est vraiment négligeable pour les lampes. Pourquoi? Tout d'abord, pour les lampes, la plage de température est d'environ 50-80°, et dans ce cas, même si le matériau de rayonnement atteint la capacité de rayonnement du rayonnement du corps noir, il peut jouer au maximum quelques pour cent de la dissipation thermique, et le revêtement Il lui-même entrave la conduction thermique, affectant ainsi la dissipation thermique des lampes.

 

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