Kako LED toplotno telo odvaja toploto?

Hladilnik LED luči je natančno zasnovan "sistem za prenos toplote". Njegov cilj je hitro "transportirati" toploto, ki jo ustvari LED čip, v okoliški zrak in tako preprečiti pregrevanje in okvaro čipa.

 

 

Ta proces temelji predvsem na treh osnovnih fizikalnih metodah prenosa toplote: toplotni prevod, toplotna konvekcija in toplotno sevanje. Razčlenimo ta postopek korak za korakom:

 

Tri{0}}stopenjski postopek odvajanja toplote

 

1. korak: Toplotna prevodnost - "Notranja avtocesta"

To je izhodišče in temelj prenosa toplote.

 

1. Vir toplote: LED-čipi, ko so napajani in oddajajo svetlobo, proizvajajo znatno toploto. Ta toplota se koncentrira znotraj drobnega čipa in tvori visoko{2}}temperaturno »vročo točko«.

 

2. Pot:

Čip je najprej spajkan na kovinsko podlago (običajno aluminijasto podlago ali MCPCB). Osnovna plast podlage je izolacijska, pod njo pa leži prevodna plast aluminija. Njegova primarna funkcija je hitro odvajanje toplote stran od čipa.

 

Ta kovinski substrat je nato tesno povezan s telesom hladilnega telesa s pomočjo termalne masti. Termalna pasta zapolni mikroskopske zračne reže (zrak je slab prevodnik toplote), kar zagotavlja učinkovit prenos toplote.

 

Samo hladilno telo je izdelano iz materialov z visoko toplotno prevodnostjo (kot je aluminij ali,-za rešitve višjega cenovnega razreda, baker). Toplota se hitro razprši po notranji strukturi hladilnega telesa, vključno z vsakim rebrom.

 

Osnovno načelo tukaj je: z vrhunskimi toplotnimi materiali in tesnim stikom se toplota hitro pretvori iz "točkovnega" vira v "površinski" vir po celotnem hladilnem telesu.

 

 

Drugi korak: Toplotna konvekcija - "Interakcija z zrakom"

To je kritična stopnja za končno odvajanje toplote.

 

1. Povečanje površine: hladilni odvodi so oblikovani z rebrastimi, stebričastimi ali igličastimi -strukturami, predvsem za povečanje površine, izpostavljene zraku znotraj omejene prostornine. Večja površina omogoča stik z več zraka.

 

2. Pretok zraka:

Naravna konvekcija: Za LED-sijalke ali napeljave majhne{0}}moči zadostuje naravna konvekcija. Zrak, segret okoli radiatorja, postane manj gost in se dvigne ter povleče hladnejši okoliški zrak, da ga nadomesti. To ustvarja neprekinjen, tih cikel kroženja zraka, ki enakomerno odvaja toploto. "Toplota", ki jo čutite z roko, je ta segret zrak.

 

Prisilna konvekcija: za visoko{0}}močne LED diode, kot so projektorji, avtomobilski žarometi ali odrske luči, naravna konvekcija ne zadostuje. Hladilnemu odvodu so dodani majhni ventilatorji, ki uporabljajo prisilni pretok zraka za dramatično pospešitev odvajanja toplote. To je podobno dodajanju ventilatorja v CPE računalnika.

Osnovno načelo tukaj je: učinkovit prenos toplote iz kovinskega hladilnega telesa na premikajoči se zrak skozi veliko površino in pretok zraka.

 

Tretji korak: Toplotno sevanje - "Nevidni pomočnik"

Vsak predmet s temperaturo oddaja energijo navzven v obliki elektromagnetnih valov.

Ko se hladilno telo segreje, oddaja tudi infrardečo energijo navzven in pri tem odvaja del svoje toplote.

Pri toplotnem upravljanju LED toplotno sevanje relativno malo prispeva (zlasti pri nizkih temperaturah), vendar obstaja. Barvanje površine hladilnega telesa s črno ali temno barvo izboljša sevalno hlajenje, ker imajo temnejše površine večjo emisijsko sposobnost. Vendar zaradi estetskih razlogov in zaradi-odpornosti na umazanijo večina komercialnih hladilnikov ostane srebrno-bele barve.

 

 

 

 

Povzetek: Živahna metafora

Predstavljajte si celoten hladilni sistem kot živahno pristanišče:

LED čip je "tovarna", ki nenehno proizvaja "toplotni tovor".

Toplotna pasta in kovinska podlaga sta »-hitrostni tovorni avtocesti«, ki povezujeta tovarno z glavnimi cestami.

Telo hladilnega telesa je velik prostor za shranjevanje in pristanišča.

Rebra toplotnega odvoda so vrste privezov na dokih, ki znatno povečajo hkratno zmogljivost nakladanja in razkladanja tovora.

Zrak so tovorne ladje, ki prevažajo blago.

Naravna konvekcija temelji na naravnem ladijskem prometu prek vodnih tokov in vetra.

Ven-prisilna konvekcija uporablja vlačilce in motorje za pospešitev nakladanja/razkladanja in prevoza.

 

Če so vrata (hladilni sistem) dobro-zasnovana, se blago (toplota) hitro odpelje stran, kar tovarni (LED-čip) omogoča, da deluje s polno zmogljivostjo 24/7 (oddaja svetlobo). Če pride do zastojev v pristanišču, privezov ni dovolj (majhna površina za odvajanje toplote) ali ni na voljo tovornih ladij (slab pretok zraka), se bo blago kopičilo, kar bo sčasoma povzročilo zaustavitev tovarne (razpad ali okvara LED luči).

 

Zato odlična zasnova hladilnega telesa LED doseže optimalno ravnovesje med tremi elementi: material (visoka toplotna prevodnost), struktura (velika površina) in prezračevanje (spodbujanje konvekcije).

 

ZP HEATSINK je že 20 let specializirano za rešitve hladilnikov po meri. Pošljite svojo zahtevo prek https://www.zpheatsink.com/contact-nam ali pošljite tehnične risbe po e-pošti na general@zp-aluminium.com, da začnete s prvim korakom vašega projekta hladilnega telesa.

 

Od risbe do resničnosti vam ZP pomaga doseči.