Co to jest radiator w diodach LED?

 

Jeśli kiedykolwiek miałeś do czynienia z produktami oświetleniowymi LED, na pewno je widziałeś. Te żebrowane, żebrowane konstrukcje metalowe mocowane z tyłu-opraw oświetleniowych typu high-bay, opraw typu downlight lub reflektorów samochodowych. Większość ludzi patrzy na nie i myśli, że to tylko kawałek aluminium, żeby nadać im industrialny wygląd.

 

 

Nie mylą się całkowicie co do części aluminiowej. Jednak nazywanie radiatora „tylko żebrowanym kawałkiem metalu” jest trochę jak nazywanie silnika wyścigowego „po prostu skręconym ze sobą kawałkiem metalu”. Technicznie dokładny, ale pomija wszystko, co naprawdę ważne.

 

Czym tak naprawdę jest radiator w aplikacji LED?

 

Krótka definicja (i dlaczego jest niewystarczająca)

Radiator to pasywny element zarządzający ciepłem, zaprojektowany w celu pochłaniania ciepła z diody LED lub układu diod LED i rozpraszania go do otaczającego powietrza. To jest podręcznikowa odpowiedź.

 

Jeśli jednak pozyskujesz te komponenty do produktów, które faktycznie muszą spełniać-oświetlenie komercyjne, systemy samochodowe, urządzenia medyczne, sprzęt przemysłowy-ta definicja nie jest zbyt pomocna. Nie mówi, dlaczego niektóre radiatory działają, a inne powodują awarie w terenie. Nie wyjaśnia, dlaczego dwa radiatory, które wyglądają niemal identycznie, mogą działać zupełnie inaczej.

 

Zatem zejdźmy trochę głębiej.

 

Co właściwie radiator robi w systemie LED

Dioda LED przetwarza prąd w światło. Część, którą wszyscy pamiętają. Pomija się fakt, że dioda LED przekształca również znaczną część energii elektrycznej w ciepło. Na skrzyżowaniu-w małym punkcie wewnątrz diody LED, w którym generowane jest światło-temperatura może szybko rosnąć. Pozostawione bez kontroli, ciepło uszkadza diodę LED. Spada moc światła. Zmiany kolorów. Długość życia ulega skróceniu.

 

Radiator znajduje się pomiędzy diodą LED a otoczeniem. Jego zadaniem jest odciągnięcie ciepła ze złącza, rozprowadzenie go i uwolnienie do powietrza. Zasadniczo jest to mostek termiczny.

 

Ale tutaj jest ważny niuans: **radiator to nie tylko kawałek metalu. Jest to starannie zaprojektowany system.

 

Przewodność cieplna to podstawa

Aluminium dominuje w tej przestrzeni nie bez powodu. Zapewnia przewodność cieplną w zakresie od 150 do 200 W/m·K w zależności od stopu. 6063 jest powszechny w przypadku profili wytłaczanych. 6061 pojawia się podczas obróbki skrawaniem. Miedź przewodzi lepiej-około 400 W/m·K-ale jest cięższa, droższa i często jest przesadą w zastosowaniach LED, chyba że masz do czynienia z ekstremalnymi gęstościami mocy.

 

Wybór materiału wpływa nie tylko na właściwości termiczne. Wpływa na wagę, koszt, możliwości produkcyjne, a nawet na ostateczny wygląd po obróbce powierzchniowej.

 

Powierzchnia to prawdziwy koń pociągowy

Radiator działa w ten sposób, że zapewnia ciepło większą powierzchnię, z której może uciec. Właśnie po to są płetwy. Jednak samo dodanie żeberek nie poprawia automatycznie radiatora. Gęstość płetwy, wysokość płetwy i orientacja płetwy wpływają na sposób przemieszczania się powietrza po powierzchniach.

 

W przypadku chłodzenia pasywnego,-którego używa większość zastosowań LED,-konwekcja naturalna polega na unoszeniu się ciepłego powietrza i zasysaniu chłodniejszego powietrza od dołu. Jeśli płetwy są zbyt ciasno upakowane, przepływ powietrza zostaje zatrzymany. Radiator wygląda imponująco, ale działa słabo. Uzyskanie właściwej geometrii wymaga rzeczywistego modelowania termicznego, a nie tylko domysłów.

 

Interfejs jest miejscem, w którym coś idzie nie tak

Jest to część, która jest pomijana częściej niż powinna. Radiator działa tylko wtedy, gdy ciepło może rzeczywiście przedostać się z diody LED do radiatora. To oznacza:

- Płaska, gładka powierzchnia montażowa
- Prawidłowe ciśnienie montażowe
- Materiał interfejsu termicznego-pasta termiczna, podkładka lub-materiał zmieniający fazę-wypełniający mikroskopijne szczeliny między diodą LED a radiatorem

 

Pomiń którykolwiek z nich, a efektywny opór cieplny podwoi się lub potroi. Radiator staje się ozdobą, a nie funkcją.

 

Rodzaje radiatorów, które można spotkać w zastosowaniach LED

Nie wszystkie radiatory LED są zbudowane w ten sam sposób. Metoda produkcji zmienia to, co jest możliwe pod względem kształtu, złożoności i kosztów.

 

 

 

Wytłaczane radiatory

Wytłaczanie jest najpopularniejszą metodą w przypadku radiatorów LED i nie bez powodu. Jest-opłacalna w skali, tworzy spójne profile i dobrze sprawdza się w przypadku kształtów liniowych, takich jak te stosowane w oświetleniu taśmowym lub liniowych-oprawach wysokiego składowania. Profile wytłaczane można przycinać na odpowiednią długość i obrabiać w celu uzyskania elementów montażowych. Głównym ograniczeniem jest to, że wytłaczanie tworzy stały profil,-nie można zmienić wzoru płetwy na całej długości.

 

Skośne i klejone-radiatory z żebrami

Kiedy projekt wymaga większej gęstości żeberek lub innej orientacji żeberek niż jest to możliwe w procesie wytłaczania, w grę wchodzi-sklejana lub klejona konstrukcja żeberek. Skiving wycina cienkie płetwy z litego bloku metalu, tworząc bardzo dużą powierzchnię na niewielkiej powierzchni. Zespolone-zespoły żeberek służą do mocowania poszczególnych żeberek do płyty podstawowej, co pozwala na uzyskanie bardziej złożonych geometrii. Obie metody sprawdzają się w zastosowaniach LED-o większej mocy, gdzie pasywne chłodzenie musi działać w ograniczonej przestrzeni.

 

Obrobione maszynowo radiatory

W przypadku małych-{1}}średnich objętości lub projektów wymagających złożonych funkcji-odpowiedzią są zintegrowane punkty mocowania, uszczelnione obudowy,-obrobione maszynowo radiatory o niestandardowych kształtach. Obróbka CNC pozwala na precyzyjne funkcje i wąskie tolerancje, którym nie są w stanie sprostać wytłaczane profile. Kompromisem jest-koszt jednostkowy, który jest zwykle wyższy niż w przypadku wytłaczania.

 

Die-Odlewane radiatory

Odlewanie ciśnieniowe zapewnia złożone kształty przy dużych objętościach i dobrych parametrach cieplnych. Jest to powszechne w przypadku-produktów LED klasy konsumenckiej, gdzie estetyka i integracja są równie ważne jak wydajność cieplna. Wadą są wyższe początkowe koszty oprzyrządowania i nieco niższa przewodność cieplna w porównaniu do kutego aluminium.

 

 

Co sprawia, że ​​radiator jest odpowiedni dla Twojej aplikacji LED

Jeśli określasz radiatory dla produktu komercyjnego, nie ma uniwersalnej „najlepszej” opcji. Wybór odpowiedniego radiatora zależy od kilku czynników specyficznych dla danego zastosowania.

 

- Gęstość mocy:10-Watowa matryca LED w dobrze wentylowanym pomieszczeniu to inny problem niż 200-watowy COB w zamkniętej oprawie.
- Warunki otoczenia:Radiator pracujący w temperaturze pokojowej wynoszącej 25 stopni może ulec awarii w temperaturze 50 stopni wewnątrz szczelnej obudowy.
- Ograniczenia przestrzenne:Czasami radiator musi mieścić się w określonej obudowie, co wymusza-kompromisy w projektowaniu żeberek.
- Pasywne a aktywne:Większość zastosowań LED wykorzystuje chłodzenie pasywne. Kiedy jednak przepływ powietrza jest ograniczony lub gęstość mocy jest ekstremalna, pojawia się wymuszone chłodzenie za pomocą wentylatorów.
- Wymagania estetyczne:Zwłaszcza w przypadku produktów architektonicznych lub produktów-konsumenckich radiator stanowi część projektu wizualnego. Musi akceptować wykończenia powierzchni, takie jak anodowanie lub malowanie proszkowe, bez pogarszania wydajności.

 

Prawdziwy koszt popełnienia błędu

Tutaj rozmowa staje się praktyczna. Niedostateczne określenie radiatora zwykle nie powoduje natychmiastowej awarii. Powoduje to *przyspieszone starzenie się*. Dioda LED nadal się świeci. Wciąż przechodzi wstępne testy. Jednak każdy wzrost temperatury złącza o 10 stopni skraca oczekiwaną żywotność o mniej więcej połowę.

Produkt zaprojektowany na 50 000 godzin w temperaturze 85 stopni może wytrzymać jedynie 25 000 godzin w temperaturze 95 stopni. Jeśli sprzedajesz klientom komercyjnym, którzy oczekują żywotności wynoszącej 50 000 godzin, różnica objawia się w postaci roszczeń gwarancyjnych, wymian u klienta i utraty reputacji.

 

Nadmierna inżynieria również nie jest rozwiązaniem. Nadwymiarowy radiator zwiększa niepotrzebne koszty i wagę. Celem jest rozwiązanie o odpowiedniej wielkości, które spełnia cele termiczne bez nadmiaru.

 

Czego szukać u dostawcy radiatorów

Jeśli zaopatrujesz się w radiatory do produktów LED, dostawca jest równie ważny jak sam komponent. Dobry dostawca będzie:

- Zapytaj o docelowe temperatury skrzyżowań i warunki otoczenia
- Podaj dane z modelu termicznego lub symulacji, a nie tylko „myślimy, że to zadziała”
- Zrozum związek między wyborami obróbki a procesami końcowymi, takimi jak anodowanie
- Oferuj opcje obejmujące wytłaczanie, obróbkę skrawaniem i-klejoną konstrukcję żeberek
- Traktuj radiator jako część produktu, a nie tylko element towaru

 

 

 

Na Radiator ZPprojektujemy i produkujemy rozwiązania termiczne do zastosowań LED w sektorach komercyjnym, przemysłowym i motoryzacyjnym. Pracujemy z aluminium-wytłaczanym, obrabianym i klejonym-z żebrami-i zajmujemy się wszystkim, od symulacji termicznej po wykończenie powierzchni. Jeśli opracowujesz produkt LED i chcesz już za pierwszym razem dobrze zarządzać ciepłem, spójrz, czym się zajmujemywww.zpheatsink.com. Lub skontaktuj się bezpośrednio. Chętnie omówimy Twoją konkretną aplikację i pomożemy Ci dowiedzieć się, co faktycznie ma sens.