การออกแบบโครงสร้างการกระจายความร้อนสำหรับไฟ LED: โซลูชั่นและนวัตกรรมทั่วไป

https://www.benweilight.com/ceiling-lighting/led-กรอบ-แผง-light/smart-สี่เหลี่ยม-led-แผง-แสง-เพลง-ซิงค์-multi.html

วอทส์แอป:+86 19972563753

การแนะนำ

การกระจายความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของระบบไฟ LED อายุการใช้งานยาวนาน และประสิทธิภาพ ความร้อนที่มากเกินไปเร่งการสลายตัวของแสง ลดประสิทธิภาพการส่องสว่าง และอาจนำไปสู่ความล้มเหลวก่อนวัยอันควร การจัดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่มั่นคงและเพิ่มอายุการใช้งาน LED ให้สูงสุด บทความนี้จะสำรวจโซลูชันการกระจายความร้อนทั่วไป กลไก และนวัตกรรมใหม่ๆ ในเทคโนโลยีระบายความร้อน LED

1. วิธีการกระจายความร้อนแบบพาสซีฟ

การทำความเย็นแบบพาสซีฟอาศัยการนำตามธรรมชาติ การพาความร้อน และการแผ่รังสีโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความน่าเชื่อถือและการบำรุงรักษาต่ำ

1.1. อ่างความร้อนโลหะ

อลูมิเนียม(พบบ่อยที่สุดเนื่องจากมีการนำความร้อนสูง ~200 W/m·K และต้นทุน-ประสิทธิผล)

ทองแดง(ค่าการนำไฟฟ้าดีขึ้น ~400 W/m·K แต่หนักกว่าและแพงกว่า)

วัสดุคอมโพสิต(เช่น อลูมิเนียมที่มีชั้นกราไฟท์เพื่อการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น)

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ:

ความหนาแน่นและรูปร่างของครีบ– ปรับให้เหมาะสมสำหรับพื้นที่ผิวและการไหลเวียนของอากาศ

การเคลือบอโนไดซ์– ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและการแผ่รังสี

ตัวอย่าง:
ไฟถนน LED 50W ที่ใช้แผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมอัดขึ้นรูปช่วยลดอุณหภูมิทางแยกได้15-20 องศาเปรียบเทียบกับการออกแบบที่ไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพ-

1.2. วัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน (TIM)

วางความร้อน/จาระบี(เติมช่องว่างระดับจุลภาคระหว่างโมดูล LED และแผงระบายความร้อน)

ระยะ-เปลี่ยนวัสดุ (PCM)(เช่น แผ่นนำความร้อน 3M™)

แผ่นกราไฟท์(น้ำหนักเบา ค่าการนำไฟฟ้าสูงสำหรับการออกแบบที่กะทัดรัด)

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ:

2. โซลูชั่นการทำความเย็นแบบแอคทีฟ

Active cooling uses forced airflow or liquid cooling for high-power LEDs (>100W).

2.1. พัดลม-ระบบช่วยระบายความร้อน

แฟนแกน(พบได้ทั่วไปในอ่าวสูงและไฟสนามกีฬา)

พัดลมโบลเวอร์(ดีกว่าสำหรับการไหลเวียนของอากาศแบบทิศทางในห้องปิด)

ข้อดีข้อเสีย:
✔ มีประสิทธิภาพในการรับภาระความร้อนสูง
✖ เพิ่มการใช้พลังงานและเสียงรบกวน

กรณีศึกษา:
ไฟ LED 200W เติบโตแสงด้วยระบบพัดลมคู่-รักษาอุณหภูมิทางแยกด้านล่าง85 องศา,ยืดอายุขัยด้วยการ30%เมื่อเทียบกับการทำความเย็นแบบพาสซีฟ

2.2. ระบายความร้อนด้วยของเหลว

ท่อความร้อนไมโครช่อง(ใช้ในไฟหน้ารถยนต์ LED)

วงจรระบายความร้อนด้วยน้ำ-(สำหรับไฟ LED อุตสาหกรรม-สูง-กำลังพิเศษ)

ตัวอย่าง:
ออสแรมโมดูล LED ระบายความร้อนด้วยของเหลว-บรรลุ<10°C/W thermal resistanceเปิดใช้งาน50,000+ ชั่วโมงของการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง

3. เทคนิคการระบายความร้อนแบบไฮบริดและขั้นสูง

3.1. ท่อความร้อน

ท่อความร้อนทองแดงถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการเปลี่ยนเฟส (การระเหย-รอบการควบแน่น)

ใช้ใน:สปอตไลท์กำลังสูง- โปรเจคเตอร์ และไฟ LED สำหรับรถยนต์

ประสิทธิภาพ:ช่วยลดความต้านทานความร้อนด้วย40-60%เมื่อเทียบกับแผงระบายความร้อนแบบเดิม

3.2. เทอร์โมอิเล็กทริกคูลลิ่ง (Peltier)

การทำความเย็นแบบโซลิด-(ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว)

ใช้ในการให้แสงสว่างที่แม่นยำ(ทางการแพทย์, กล้องจุลทรรศน์)

ข้อจำกัด:การใช้พลังงานสูง (พลังพิเศษ ~ 20%)

3.3. 3D-แผ่นระบายความร้อนที่พิมพ์แล้ว

โครงสร้างขัดแตะแบบกำหนดเองปรับปรุงการไหลเวียนของอากาศและประสิทธิภาพน้ำหนัก

ตัวอย่าง:จีอีแผ่นระบายความร้อนที่ผลิตขึ้นแบบเติมแต่งลดน้ำหนักด้วย30%โดยยังคงประสิทธิภาพการทำความเย็นไว้

4. กลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ

4.1. การจัดการความร้อนของ PCB

PCB แกนโลหะ (MCPCB)– พื้นผิวอลูมิเนียมหรือทองแดงเพื่อการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น

พื้นผิวโลหะหุ้มฉนวน (IMS)– ใช้ในอาร์เรย์ LED กำลังสูง-

4.2. การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD)

คาดการณ์การไหลเวียนของอากาศและการกระจายความร้อนก่อนการผลิต

ตัวอย่าง:Cree ใช้ CFD เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอาร์เรย์ LED XLampเพื่อความเย็นที่สม่ำเสมอ

4.3. การออกแบบแผงระบายความร้อนแบบโมดูลาร์

โมดูลระบายความร้อนแบบถอดเปลี่ยนได้เพื่อความยืดหยุ่นในการบำรุงรักษา

บทสรุป

การกระจายความร้อนของ LED อย่างมีประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับ:

การเลือกใช้วัสดุ(แผ่นระบายความร้อนอลูมิเนียม/ทองแดง TIM ขั้นสูง)

วิธีการทำความเย็น(พาสซีฟสำหรับพลังงานต่ำ-, แอคทีฟ/ไฮบริดสำหรับพลังงานสูง-)

การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ(CFD, โครงสร้างโมดูลาร์, การพิมพ์ 3 มิติ)

แนวโน้มในอนาคต:

กราฟีน-ตัวกระจายความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง(ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้น)

การจัดการระบายความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วย AI-(การปรับความเย็นแบบไดนามิก)

. กำลังไฟ: 18-40W
.ด้านหลัง-สว่าง&ด้านข้าง-สว่าง
. ขนาด: 295x295 มม. ความหนา 30 มม
. แรงดันไฟฟ้าขาเข้า: AC 200-240V
. อุณหภูมิสี: 3000K, 4000K, 5000K, 6000K
. ประสิทธิภาพการส่องสว่าง: 110lm/w ,130lm/w ,150lm/w
. มุมลำแสง: 120 องศา
.PF>0.95, CRI:80-83
. วัสดุ: อลูมิเนียม + ฝาครอบ PC และอลูมิเนียม + PMMA
. อายุการใช้งาน: 50,000 ชั่วโมง
. รับประกัน: 5 ปี
- กรอบสีขาว
.10 ชิ้นต่อกล่องกระดาษเต็ม
. 2835 ชิป LED , เอพิสตาร์
- ไดร์เวอร์ LED ของฟิลิปส์