LED-valgustite viit tüüpi jahutusradiaatorite võrdlus

Suurim tehniline väljakutse, millega LED-valgustid praegu silmitsi seisavad, on soojuse hajumise küsimus. Kehv soojuseraldus põhjustab LED-draiveri toiteallika ja elektrolüütkondensaatorite kitsaskohaks LED-valgustite edasiarendamisel ning LED-valgusallika enneaegse vananemise.

 

Praegu muundatakse LED-valgusallika sisselülitamisel umbes 30% elektrienergiast valgusenergiaks, ülejäänud soojusenergiaks. Seetõttu on selle suure soojushulga kiire hajutamine LED-seadmete konstruktsiooni kavandamise peamine tehniline aspekt. Soojusenergiat tuleb hajutada soojusjuhtivuse, soojuskonvektsiooni ja soojuskiirguse kaudu. Ainult kiire soojuse hajumisega saab LED-seadme õõnsuse temperatuuri tõhusalt vähendada, kaitstes toiteallikat püsivas kõrge temperatuuriga keskkonnas töötamise eest ja vältides LED-valgusallika enneaegset vananemist pikaajalise kõrge temperatuuriga töötamise tõttu.

 

Järgime ZP HEAT SINKi, et uurida LED-valgustite soojuse hajumise teid:

Kuna LED-valgusallikatel ei ole infrapuna- ega ultraviolettkiirgust, ei ole neil ka kiirgussoojuse hajutamise võimet. Seetõttu saab LED-valgustite soojuse hajumise tee soojuse hajutamiseks tugineda ainult jahutusradiaatoritele, mis on tihedalt ühendatud LED-lambi helmesplaadiga. Jahutusradiaatoritel peavad olema soojusjuhtivuse, soojuskonvektsiooni ja soojuskiirguse funktsioonid.

 

Iga jahutusradiaator, lisaks soojuse kiirele juhtimisele soojusallikast jahutusradiaatori pinnale, tugineb soojuse õhku hajutamiseks peamiselt konvektsioonile ja kiirgusele. Soojusjuhtivus käsitleb ainult ülekandeteed, samas kui soojuse konvektsioon on jahutusradiaatori põhifunktsioon. Soojuse hajumise toimivuse määravad peamiselt soojuse hajumise pindala, kuju ja loomuliku konvektsiooni võime. Soojuskiirgus mängib ainult täiendavat rolli.

 

Levinud soojuse hajutamise meetodid hõlmavad survevalualumiiniumist jahutusradiaatoreid, pressitud alumiiniumist jahutusradiaatoreid, stantsitud alumiiniumist jahutusradiaatoreid, alumiiniumplastist komposiitjahutusradiaatoreid ja suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaatoreid.

 

Survevalatud alumiiniumist jahutusradiaator
Tootmiskulud on kontrollitavad, kuid jahutusribi ei saa õhukeseks muuta, mistõttu on raske soojuse hajumise ala maksimeerida. Levinud LED-lampide jahutusradiaatorite survevalu materjalid on ADC10 ja ADC12.

 

Ekstrudeeritud alumiiniumist jahutusradiaator
Vedel alumiinium pressitakse vormi läbi fikseeritud vormi ja seejärel lõigatakse latt töötlemise teel jahutusradiaatori vajaliku kujuga, mis toob kaasa suuremad järeltöötluskulud. Jahutusribid saab teha väga õhukeseks ja arvukaks, mis suurendab oluliselt soojuse hajumise ala. Jahutusribid moodustavad automaatselt õhukonvektsiooni, et töö ajal soojust hajutada, mille tulemuseks on parem soojuse hajumine. Levinud materjalid on AL6061 ja AL6063.

 

 

Templiga alumiiniumist jahutusradiaator
Torupressi ja vormi abil tembeldatakse ja tõmmatakse terasest või alumiiniumisulamist plaadid topsikujuliste jahutusradiaatorite moodustamiseks. Templiga jahutusradiaatorite sisemine ja välimine perifeeria on siledad, kuid soojuse hajumise ala on ribide puudumise tõttu piiratud. Levinud alumiiniumisulamist materjalid on 5052, 6061 ja 6063. Tembitud osad on kerged ja neil on kõrge materjalikasutus, mistõttu on see odav lahendus.

 

 

Alumiiniumisulamist jahutusradiaatorite soojusjuhtivus on suhteliselt ideaalne, mistõttu need sobivad isoleeritud pideva vooluga toiteallikate vahetamiseks. Isoleerimata lülitus-konstantse voolu toiteallikate puhul peab lambi konstruktsioon tagama vahelduv- ja alalisvoolu, kõrgepinge ja madalpinge toiteallikate isolatsiooni, et läbida CE või UL sertifikaat.

 

Alumiiniumist-plastikust komposiitjahutusradiaator
See on termoplastist kesta ja alumiiniumist südamikuga jahutusradiaator. Termoplastist ja alumiiniumist jahutusradiaatori südamik vormitakse ühes etapis survevalumasinas, kusjuures alumiiniumist jahutusradiaatori südamik on sisseehitatud osana eeltöödeldud. LED-lambi helmeste soojus juhitakse kiiresti läbi alumiiniumist jahutusradiaatori südamiku termoplasti. Termoplast moodustab oma mitme tiivaga õhukonvektsiooni, et hajutada soojust ja kiirgab osa soojusest oma pinnalt.

 

 

Termiline plastiline tihedus võrreldes survevalualumiiniumi ja keraamikaga
Termoplasti tihedus on 40% väiksem kui survevalualumiiniumil ja keraamikal. Sama kujuga jahutusradiaatorite puhul saab alumiiniumplastist komposiitjahutusradiaatori kaalu vähendada peaaegu ühe kolmandiku võrra. Alumiiniumist jahutusradiaatoritega võrreldes on töötlemiskulud madalamad, töötlemistsükkel lühem ja töötlemistemperatuur madalam. Valmistoode ei ole kergesti purunev. Kliendid saavad kasutada oma survevalumasinaid, et toota erineva kujundusega valgusteid. Alumiiniumplastist komposiitjahutitel on head isolatsiooniomadused ja need läbivad kergesti ohutusstandardeid.

 

 

Suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaator
Suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaator on täisplastne jahutusradiaator, mille soojusjuhtivuse koefitsient on kümneid kordi kõrgem kui tavalisest plastist, ulatudes 2-9 W/m·K. Sellel on suurepärane soojusjuhtivus ja soojuskiirguse võime. See on uut tüüpi isoleeriv soojust hajutav materjal, mis on kasutatav erinevate võimsuslampide jaoks ja mida kasutatakse laialdaselt LED-lampides vahemikus 1W kuni 200W.

Kõrge soojusjuhtivusega plastik talub kuni AC 6000V pingetaset, sobib kasutamiseks koos isoleerimata lülitus-konstantse voolu toiteallikatega ja HVLED kõrgepinge lineaarsete konstantse voolu toiteallikatega. See muudab selliste LED-valgustite jaoks lihtsaks rangete ohutustestide, nagu CE, TUV ja UL, läbimise. HVLED töötab kõrgepinge (VF=35-280VDC) ja madala voolu all (IF=20-60mA), mis vähendab HVLED-lambi helmeste plaadi tekitatavat soojust. Suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaatoreid saab valmistada traditsiooniliste survevalu- ja ekstrusioonimasinate abil.

 

Suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaatori sees on nanosuurused metalliioonid tihedalt jaotunud PLA molekulide vahel, mis võivad kõrgel temperatuuril kiiresti liikuda, suurendades soojuskiirguse energiat. Selle aktiivsus on parem kui metallmaterjalist jahutusradiaatoritel. Kõrge soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaatorid on vastupidavad kõrgetele temperatuuridele, ei pragune ega deformeeru pärast viit tundi 150 kraadi juures. Kõrgepinge lineaarse konstantse vooluga IC-ajami skeemidega kasutamisel ei vaja need elektrolüütkondensaatoreid ega suuri induktiivpooli, mis pikendab oluliselt kogu LED-lambi eluiga. Isoleerimata toiteallika skeemid pakuvad kõrget efektiivsust ja madalat maksumust, muutes need eriti sobivaks kasutamiseks luminofoorlampides ning suure võimsusega tööstus- ja kaevanduslampides.

 

Suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaatorid võivad olla konstrueeritud paljude peente jahutusribidega. Jahutusribid saab teha väga õhukeseks ja arvukaks, mis suurendab oluliselt soojuse hajumise ala. Jahutusribid moodustavad automaatselt õhukonvektsiooni, et töö ajal soojust hajutada, mille tulemuseks on hea soojuse hajumine. LED-lambi helmeste soojus juhitakse läbi suure soojusjuhtivusega plasti otse jahutusribidele ning hajub kiiresti õhukonvektsiooni ja pinnakiirguse kaudu.

 

Suure soojusjuhtivusega plastist jahutusradiaatorite tihedus on alumiiniumist kergem. Alumiiniumi tihedus on 2700 kg/m³, plastiku tihedus aga 1420 kg/m³, mis on ligikaudu pool alumiiniumi tihedusest. Seetõttu on sama kujuga jahutusradiaatorite puhul plastist jahutusradiaatorite kaal alumiiniumist vaid poole väiksem. Lisaks on töötlemine lihtne, vormimistsükkel lüheneb 20-50%, mis vähendab ka kulusid.

 

Ülaltoodut jagab ZP HEAT SINK tehniline meeskond. Põnevama sisu saamiseks jätkake ZP HEAT SINK jälgimist.