Warum brauchen LED-Leuchten Kühlkörper?
Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die elektrische Energie in Lichtenergie umwandeln, aber ein Teil der elektrischen Energie wird in thermische Energie umgewandelt. Die Temperatur, bei der Wärmeenergie von den LED-Lichtperlen auf die Leiterplatte übertragen wird, wird als Sperrschichttemperatur bezeichnet, und der Lichtabfall oder die Lebensdauer der LED steht in direktem Zusammenhang mit ihrer Sperrschichttemperatur. Wenn die Wärmeableitung nicht gut ist, ist die Sperrschichttemperatur hoch und die Lebensdauer kurz. Daher kann nur durch den möglichst schnellen Export von Wärmeenergie die Temperatur der LED-Leuchten effektiv gesenkt werden. Das Netzteil kann vor dem Betrieb in einer Umgebung mit anhaltend hohen-Temperaturen geschützt werden und eine vorzeitige Alterung der LED-Lichtquelle aufgrund von langzeitigem -Hochtemperaturbetrieb-vermeiden.
Wie reduzieren LED-Leuchten die Wärme?
Unter normalen Bedingungen gibt es drei Arten der Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Wärmeleitung bedeutet, dass die Wärme zwischen Objekten in direktem Kontakt von dem mit der höheren Temperatur auf das mit der niedrigeren Temperatur übertragen wird. Konvektion überträgt Wärme unter Verwendung eines Flüssigkeitsstroms, während Strahlung kein Medium benötigt und das Heizobjekt Wärme direkt an den umgebenden Raum abgibt.
In praktischen Anwendungen ist die Hauptmaßnahme zur Wärmeableitung von -Hochleistungs-LED-Beleuchtungskörpern die Verwendung eines Kühlkörpers. Der Kühlkörper überträgt die Wärme des Chips durch präzisen Kontakt mit der Chipoberfläche auf den Kühlkörper. Der Kühlkörper ist normalerweise ein Wärmeleiter mit vielen Rippen. Durch seine vollflächige Oberfläche wird die Wärmeabstrahlung stark erhöht, zudem kann die zirkulierende Luft mehr Wärmeenergie abführen.
Ähnlich wie das grundlegendste Ohmsche Gesetz in der Schaltungsberechnung hat die Berechnung der Wärmeableitung eine grundlegendste Formel
Temperaturunterschied=Wärmewiderstand * Stromverbrauch
Im Fall eines Kühlkörpers wird der Wärmefreisetzungswiderstand zwischen dem Kühlkörper und der Umgebungsluft zum Wärmewiderstand, und die Größe des Wärmeflusses zwischen dem Kühlkörper und dem Raum wird durch die Leistungsaufnahme des Chips dargestellt. Auf diese Weise entsteht durch den Wärmewiderstand beim Abfließen des Wärmestroms vom Kühlkörper zur Luft eine gewisse Temperaturdifferenz zwischen Kühlkörper und Luft, ebenso wie der durch den Widerstand fließende Strom eine Spannung erzeugt. Ebenso besteht ein gewisser thermischer Widerstand zwischen dem Kühlkörper und der Chipoberfläche. Die Einheit des Wärmewiderstands ist Grad /W. Bei der Auswahl eines Kühlkörpers ist neben mechanischen Größenüberlegungen der wichtigste Parameter der Wärmewiderstand des Kühlkörpers. Je kleiner der Wärmewiderstand, desto stärker ist die Wärmeableitungskapazität des Radiators.
Das Folgende ist ein Beispiel für die Berechnung des Wärmewiderstands im Schaltungsdesign:
Gestaltungsanforderungen:
Chipleistung 18,4 W
Die maximale Temperatur der Chip-Oberflächentemperatur darf 85 Grad nicht überschreiten
Umgebungstemperatur (maximal) 45 Grad
Der Wärmewiderstand zwischen dem Kühlkörper und dem Chip beträgt 0,1 Grad/W
Berechnen Sie den Wärmewiderstand R des benötigten Heizkörpers
(R plus 0.1)*18w=85 Grad -45 Grad , erhalte R=2 Grad /W
Nur wenn der Wärmewiderstand des ausgewählten Kühlkörpers weniger als 2 Grad /W beträgt, können wir sicherstellen, dass die Chip-Sperrschichttemperatur 85 Grad nicht überschreitet. Natürlich ist es professioneller, eine genaue Berechnung durch Geräte zu realisieren, was auch der Weg ist, den wir gehen.
Welche Arten von Kühlkörpern?
Neben der schnellen Wärmeleitung von der Wärmequelle zum Erscheinungsbild des Kühlkörpers besteht die Hauptaufgabe eines Kühlkörpers darin, die Wärme durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung abzugeben. Die Wärmeleitung befasst sich nur mit der Art der Wärmeübertragung, und die Wärmekonvektion ist die Hauptfunktion des Kühlkörpers. Die Funktion des Kühlkörpers wird hauptsächlich durch die Fähigkeit der Wärmeableitungsfläche, Form und Intensität der natürlichen Konvektion beeinflusst. Die Wärmestrahlung ist nur eine Nebenfunktion. Da LEDs mit hoher Hitze arbeiten, müssen Aluminiumlegierungen mit höherer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Im Allgemeinen gibt es Kühlkörper aus gestanztem Aluminium, Kühlkörper aus stranggepresstem Aluminium, Kühlkörper aus druckgegossenem Aluminium, kalt- oder heißgeschmiedete Kühlkörper aus Aluminium.
Stanzen von Kühlkörpern aus Aluminium
Während des Herstellungsprozesses werden die Metalllamellen gestanzt und dann mit der Basis verschweißt. Diese werden häufig in Beleuchtungsanwendungen- mit geringem Stromverbrauch verwendet. Der gestanzte Kühler hat die Vorteile einer einfachen Produktionsautomatisierung und niedrigen Kosten. Der größte Nachteil ist jedoch die schlechte Leistung.Kühlkörper aus extrudiertem Aluminium
Die meisten Kühlkörper bestehen aus extrudiertem Aluminium, und dieses Verfahren ist für die meisten Anwendungen nützlich. Es ist kostengünstig und kann leicht Spezifikationen angeben. Der Hauptnachteil von extrudierten Heizkörpern besteht darin, dass die Größe durch die maximale Breite der Extrusion begrenzt ist.Kühlkörper aus Druckguss-Aluminium.-
Mit einer Wärmeleitfähigkeit von 70-90 W/mK, hoher thermischer Effizienz, variablen Formen und einfacher Mechanisierung und Automatisierung ist es derzeit die häufigste Wahl. Der Kühlkörper aus Druckguss-Aluminium ist auf dickere Rippen beschränkt, was ihn ideal für Anwendungen mit natürlicher Konvektion macht.Kalt- oder hitzegeschmiedete Kühlkörper aus Aluminium
Geschmiedete Heizkörper werden durch Komprimieren von Aluminium oder Kupfer hergestellt und haben viele Anwendungen. Der Kühler kann kaltgeschmiedet oder warmgeschmiedet sein. Diese Produkte haben eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine große Auswahl an Materialien, eine gute Wärmeableitungsstruktur, eine geringe Größe und ein geringes Gewicht. Allerdings sind sie teuer in der Herstellung.
Die Kühlkörper für BW Beleuchtungshersteller
Die Wahl eines Heizkörpers hängt von der spezifischen Situation der Leistung jedes Teils des Produkts ab. Am häufigsten verwenden wir Kühlkörper aus Druckguss-Aluminium- für LED-Straßenlaternen, LED-Flächenleuchten, LED-Hallenleuchten, Flutlichter und Wandhalterungen. Einige Solarleuchtenprodukte verwenden-Aluminiumdruckguss und einige verwenden Heizkörper aus stranggepresstem Aluminium. Die LED-Stadionbeleuchtung hat eine relativ hohe Leistungs- und Wärmeableitungsanforderung, daher werden kalt-Kühlkörper aus geschmiedetem Aluminium gewählt.
