Jaké jsou klíčové požadavky na balení a design odvádění tepla u vysoce{0}}výbojek, aby se zabránilo přehřívání a ovlivnila jejich životnost?

一, Obalové materiály: rovnováha mezi termodynamickými charakteristikami a dlouhodobou-stabilitou
1. Materiál substrátu: Výměna plastu za keramický substrát se stala běžnou.
Tradiční plastové substráty (např. FR-4) mají tepelnou vodivost pouze 0,3–0,5 W/(m · K), což znamená, že světla s výkonem vyšším než 50 W mohou snadno získat horká místa. Tepelná vodivost keramického substrátu z nitridu hliníku (AlN) může být až 170–230 W/(m · K) a tepelná vodivost keramického substrátu z oxidu hlinitého (Al ₂ O3) může být až 24–35 W/(m · K). Oba tyto materiály mohou výrazně snížit tepelný odpor. Společnost Dinghongrun například používá LED čipy s keramickými substráty vyrobenými z nitridu hliníku. Teplota přechodu je o 25 stupňů Celsia nižší než u plastových substrátů po 1000 hodinách nepřetržitého používání a rychlost degradace světlem klesá z 15 % na 5 %.
2. Fluorescenční prášek a zapouzdřovací lepidlo: spolupracují, aby byly věci odolné vůči vysokým teplotám a stabilní na světle
Diody LED s vysokým{0}}výkonem mají intenzitu buzení modrého světla, která je 3 až 5krát vyšší než u běžných produktů. Když teplota překročí 150 stupňů, tradiční silikonové obaly mohou zežloutnout, což snižuje účinnost při propouštění světla. Současný průmysl používá organické silikonové anorganické kompozitní zapouzdřovací lepidlo, které zvládne teploty od -60 stupňů do 250 stupňů . Po 1000 hodinách nepřetržitého používání při 200 stupních stále propouští více než 90 % světla. Pokud jde o výběr fosforů, nitridové fosfory (jako - SiAlON: Eu² ⁺) jsou nejlepší volbou pro vysokoteplotní situace, jako jsou světlomety automobilů, protože jejich kvantová účinnost je o 40 % nižší než u standardních fosforů YAG.
3. Pevný krystalový materiál: stříbrné lepidlo se silnou tepelnou vodivostí a technologií eutektického svařování
Tradiční tepelná pasta má tepelný odpor 0,1–0,3 stupně ·cm²/W. Po vytvrzení pasty nanostříbra lze tepelný odpor snížit na 0,02 stupně ·cm²/W. Jistý výrobce automobilových světlometů používá nízkoteplotní eutektické svařování k přímému připojení LED čipů k měděným substrátům. Tím se sníží kontaktní tepelný odpor z 0,5 stupně ·cm²/W na 0,05 stupně ·cm²/W a teplota přechodu čipu o 18 stupňů.
2, Způsob uvolňování tepla: nízkoimpedanční vedení z čipu do vnějšího světa
1. Tepelně absorpční obkladová deska: mikrostruktura zesílená příčná tepelná vodivost
Teplo{0}}pohlcující deska obložení musí mít vysokou rovinnost a vysokou rychlost příčného přenosu tepla. Frézka zpracovala vložkové desky pohlcující teplo-z hliníkové slitiny s drsností povrchu Ra menší nebo rovnou 0,8 μm. Kontaktní tepelný odpor s LED čipy může být udržován pod 0,01 stupně ·cm²/W. Jistá společnost, která vyrábí průmyslové osvětlení, vyrobila mikrokanálovou strukturu uvnitř desky pohlcující teplo-. Díky biomimetické povrchové úpravě lotosových listů se díky tomu o 30 % usnadnil průtok chladicí kapaliny a o 25 % lepší odvod tepla.
2. Žebra pro odvod tepla: design, který napodobuje přírodu a zlepšuje proudění vzduchu
Při přirozené konvekci tradiční paralelní žebra také neodvádějí teplo. Na druhou stranu, ploutve biomimetické struktury žraločí kůže mohou snížit tloušťku tepelné mezní vrstvy o 40 %. Jedna společnost, která vyrábí venkovní displeje, používá design lichoběžníkového žebra a mění rozteč mezi žebry z 5 mm na 3 mm. Plocha pro odvod tepla se zvětší o 22 % a tepelný odpor klesne o 18 % při rychlosti větru 2 m/s. Technologie heatpipe se stala důležitým řešením pro použití v malých prostorách. Sintrované tepelné trubice, které mají tepelnou vodivost 5000 W/(m · K), používá jeden výrobce projektorů. To je více než 1000krát lepší než čistá měď.
3. Celková struktura: modulární design a integrované tlakové-lití
Integrovaný proces tlakového lití z hliníkové slitiny-se může zbavit tepelného odporu, který vzniká při kontaktu v typických montážních systémech. Jistý výrobce pouličních lamp používá metodu integrálního lití z hliníkové slitiny AA1070-pro spojení místnosti zdroje světla, elektrické místnosti a pláště pro odvod tepla. Tím se sníží tepelný odpor systému z 1,2 stupně /W na 0,8 stupně /W. U modulů s vysokým-výkonem se modulární design stal trendem. Jistá společnost, která vyrábí automobilové světlomety, rozděluje 300W LED modul na tři 100W submoduly. Každý submodul má svůj vlastní kanál pro odvod tepla, který snižuje maximální teplotu přechodu ze 150 stupňů na 120 stupňů.
3, Spolehlivost systému: kontrola konektivity více fyzických polí
1. Tepelně-mechanická analýza vazby: zastavení materiálů před rozbitím
Během testu teplotního cyklování od -40 do 125 stupňů Celsia může dojít k únavě pájeného spoje, když se koeficienty tepelné roztažnosti (CTE) různých materiálů neshodují. Jistá společnost, která vyrábí letecká světla, použila analýzu konečných prvků (FEA) ke zlepšení architektury PCB. Tím se rozdíl CTE mezi měděnou fólií a keramickým substrátem snížil z 15 ppm/stupeň na 5 ppm/stupeň a životnost pájecího spoje se zvýšila z 2000 cyklů na 10000 cyklů.
2. Test tepelné optické vazby: řízení změn teploty barev a ztráty světla
Posun barevné teploty vysoce výkonných LED-je přímo úměrný teplotě přechodu. Konkrétní výrobce obrazovek vytvořil testovací platformu pro tepelnou optickou vazbu a zjistil, že posun teploty barev šel z 200 K na 500 K, když teplota přechodu vzrostla z 85 stupňů na 125 stupňů. Posun barevné teploty byl udržován v rozmezí ± 100 K zlepšením způsobu, jakým byl proveden fosforový povlak.
3. Dlouhodobé-zrychlené stárnutí: pomocí standardů LM-80 a TM-21
Testovací standard LM-80 říká, že lampa musí běžet nepřetržitě po dobu 6000 hodin při třech různých teplotách: 55 stupňů, 85 stupňů a 105 stupňů. Poté se použije algoritmus TM-21 ke zjištění, jak dlouho vydrží. Testovací údaje od jisté průmyslové osvětlovací společnosti ukazují, že jejich lampám s keramickým substrátem trvá 8000 hodin, než se rozpadnou na 70 % při 105 stupních. To je mnohem déle, než je norma pro průmysl, což je 50 000 hodin.
4. Nejdůležitější technické trendy v oboru
Odvod tepla pomocí tekutého kovu: Tekutý kov-na bázi galia má tepelnou vodivost 30 W/(m · K), což je 60krát větší než voda. Společnost, která vyrábí laserové projektory, používá mikrokanály z tekutého kovu ke ochlazení přechodové teploty 3000W světelného zdroje na méně než 80 stupňů.
Fólie pro odvod tepla z grafenu: Tepelná vodivost jednovrstvého grafenu je 5300 W/(m · K). Jistá společnost, která vyrábí blesky pro mobilní telefony, nanesla na zadní desky LED grafenový povlak, díky kterému se teplo šíří třikrát rychleji.
Phase change material (PCM): Společnost zabývající se venkovním osvětlením vkládá mezi lamely pro odvod tepla PCM na bázi parafínu-. Tento materiál během dne absorbuje teplo a taje, v noci pak teplo uvolňuje a tuhne. To snižuje rozsah denních změn teploty na křižovatce o 15 stupňů.