Σύγκριση πέντε τύπων ψύκτρες για φωτιστικά LED

Η μεγαλύτερη τεχνική πρόκληση που αντιμετωπίζουν επί του παρόντος τα φωτιστικά LED είναι το ζήτημα της απαγωγής θερμότητας. Η κακή διάχυση θερμότητας οδηγεί στο τροφοδοτικό του οδηγού LED και στους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές να γίνονται εμπόδια στην περαιτέρω ανάπτυξη των φωτιστικών LED, καθώς και στην αιτία της πρόωρης γήρανσης της πηγής φωτός LED.

 

Προς το παρόν, όταν ενεργοποιείται η πηγή φωτός LED, περίπου το 30% της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε φωτεινή ενέργεια, ενώ το υπόλοιπο μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Επομένως, η γρήγορη απαγωγή αυτής της μεγάλης ποσότητας θερμότητας είναι η βασική τεχνική πτυχή του δομικού σχεδιασμού των φωτιστικών LED. Η θερμική ενέργεια πρέπει να διαχέεται μέσω της αγωγιμότητας της θερμότητας, της μεταφοράς θερμότητας και της ακτινοβολίας θερμότητας. Μόνο με γρήγορη διάχυση της θερμότητας μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά η θερμοκρασία της κοιλότητας στο εσωτερικό του φωτιστικού LED, προστατεύοντας την παροχή ρεύματος από τη λειτουργία σε περιβάλλον σταθερής υψηλής θερμοκρασίας και αποτρέποντας την πρόωρη γήρανση της πηγής φωτός LED λόγω μακροχρόνιας λειτουργίας σε υψηλή θερμοκρασία.

 

Ας ακολουθήσουμε το ZP HEAT SINK για να εξερευνήσουμε τις διαδρομές απαγωγής θερμότητας των φωτιστικών LED:

Δεδομένου ότι οι πηγές φωτός LED δεν έχουν υπέρυθρες ή υπεριώδεις ακτίνες, δεν έχουν δυνατότητες απαγωγής θερμότητας ακτινοβολίας. Ως εκ τούτου, η διαδρομή απαγωγής θερμότητας των φωτιστικών LED μπορεί να βασίζεται μόνο σε ψύκτρες θερμότητας που συνδέονται στενά με την πλακέτα σφαιριδίων λαμπτήρα LED για τη διάχυση της θερμότητας. Οι ψύκτρες θερμότητας πρέπει να έχουν τις λειτουργίες αγωγιμότητας θερμότητας, μεταφοράς θερμότητας και ακτινοβολίας θερμότητας.

 

Οποιαδήποτε ψύκτρα, εκτός από τη γρήγορη μεταφορά της θερμότητας από την πηγή θερμότητας στην επιφάνεια της ψύκτρας, βασίζεται κυρίως στη μεταφορά και την ακτινοβολία για τη διάχυση της θερμότητας στον αέρα. Η αγωγιμότητα θερμότητας αφορά μόνο τη διαδρομή μεταφοράς, ενώ η μεταφορά θερμότητας είναι η κύρια λειτουργία της ψύκτρας. Η απόδοση της απαγωγής θερμότητας καθορίζεται κυρίως από την περιοχή απαγωγής θερμότητας, το σχήμα και την ικανότητα της φυσικής μεταφοράς. Η θερμική ακτινοβολία παίζει μόνο έναν συμπληρωματικό ρόλο.

 

Οι συνήθεις μέθοδοι απαγωγής θερμότητας περιλαμβάνουν ψύκτρες θερμότητας από χυτό αλουμίνιο, ψύκτρες θερμότητας από εξωθημένο αλουμίνιο, ψύκτρες θερμότητας αλουμινίου με στάμπα, σύνθετες ψύκτες θερμότητας αλουμινίου-πλαστικού και πλαστικούς ψύκτρες θερμότητας υψηλής θερμικής αγωγιμότητας.

 

Ψύκτρα από χυτό αλουμίνιο
Το κόστος παραγωγής είναι ελεγχόμενο, αλλά τα πτερύγια ψύξης δεν μπορούν να γίνουν λεπτά, καθιστώντας δύσκολη τη μεγιστοποίηση της περιοχής απαγωγής θερμότητας. Τα κοινά υλικά χύτευσης για τις ψύκτρες λαμπτήρων LED είναι τα ADC10 και ADC12.

 

Εξηλασμένη ψύκτρα αλουμινίου
Το υγρό αλουμίνιο εξωθείται σε σχήμα μέσω ενός σταθερού καλουπιού και, στη συνέχεια, η ράβδος κόβεται στο απαιτούμενο σχήμα της ψύκτρας μέσω της μηχανικής κατεργασίας, οδηγώντας σε υψηλότερο κόστος μετά την επεξεργασία. Τα πτερύγια ψύξης μπορούν να γίνουν πολύ λεπτά και πολυάριθμα, επεκτείνοντας σημαντικά την περιοχή απαγωγής θερμότητας. Τα πτερύγια ψύξης σχηματίζουν αυτόματα μεταφορά αέρα για να διαχέουν τη θερμότητα κατά την εργασία, με αποτέλεσμα την καλύτερη διάχυση της θερμότητας. Τα κοινά υλικά είναι τα AL6061 και AL6063.

 

 

Σφραγισμένη ψύκτρα αλουμινίου
Χρησιμοποιώντας μια πρέσα και καλούπι, οι πλάκες από χάλυβα ή κράμα αλουμινίου σφραγίζονται και σχεδιάζονται για να σχηματίσουν ψύκτες θερμότητας σε σχήμα κυπέλλου. Η εσωτερική και η εξωτερική περιφέρεια των αποτυπωμένων ψυκτών θερμότητας είναι λείες, αλλά η περιοχή απαγωγής θερμότητας είναι περιορισμένη λόγω της έλλειψης πτερυγίων. Τα κοινά υλικά από κράμα αλουμινίου είναι τα 5052, 6061 και 6063. Τα στάμπα εξαρτήματα είναι ελαφριά και έχουν υψηλή χρήση υλικού, καθιστώντας τη λύση χαμηλού κόστους.

 

 

Η θερμική αγωγιμότητα των ψυκτών θερμότητας από κράμα αλουμινίου είναι σχετικά ιδανική, καθιστώντας τις κατάλληλες για μεμονωμένα τροφοδοτικά σταθερού ρεύματος μεταγωγής. Για μη απομονωμένα τροφοδοτικά σταθερού ρεύματος μεταγωγής, ο δομικός σχεδιασμός του λαμπτήρα πρέπει να διασφαλίζει την απομόνωση τροφοδοτικών AC και DC, υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης για να περάσει την πιστοποίηση CE ή UL.

 

Σύνθετη ψύκτρα αλουμινίου-πλαστικού
Πρόκειται για μια ψύκτρα με θερμικό πλαστικό κέλυφος και πυρήνα αλουμινίου. Το θερμικό πλαστικό και ο πυρήνας της ψύκτρας αλουμινίου χυτεύονται σε ένα βήμα σε μια μηχανή χύτευσης με έγχυση, με τον πυρήνα της ψύκτρας αλουμινίου προεπεξεργασμένο ως ενσωματωμένο μέρος. Η θερμότητα από τα σφαιρίδια των λαμπτήρων LED μεταφέρεται γρήγορα στο θερμικό πλαστικό μέσω του πυρήνα της ψύκτρας αλουμινίου. Το θερμικό πλαστικό σχηματίζει μεταφορά αέρα με τα πολλαπλά του φτερά για να διαχέει τη θερμότητα και εκπέμπει μέρος της θερμότητας από την επιφάνειά του.

 

 

Θερμική πλαστική πυκνότητα σε σύγκριση με χυτό αλουμίνιο και κεραμικά
Η πυκνότητα του θερμικού πλαστικού είναι 40% μικρότερη από αυτή του χυτού αλουμινίου και των κεραμικών. Για ψύκτρες του ίδιου σχήματος, το βάρος μιας σύνθετης ψύκτρας αλουμινίου-πλαστικού μπορεί να μειωθεί σχεδόν κατά το ένα τρίτο. Σε σύγκριση με τις ψύκτρες εξ ολοκλήρου από αλουμίνιο, το κόστος επεξεργασίας είναι χαμηλότερο, ο κύκλος επεξεργασίας είναι μικρότερος και η θερμοκρασία επεξεργασίας είναι χαμηλότερη. Το τελικό προϊόν δεν σπάει εύκολα. Οι πελάτες μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις δικές τους μηχανές χύτευσης με έγχυση για να παράγουν φωτιστικά με διαφοροποιημένα σχέδια. Οι σύνθετες ψύκτρες αλουμινίου-πλαστικού έχουν καλές μονωτικές ιδιότητες και περνούν εύκολα τα πρότυπα ασφαλείας.

 

 

Πλαστική ψύκτρα υψηλής θερμικής αγωγιμότητας
Μια πλαστική ψύκτρα υψηλής θερμικής αγωγιμότητας είναι μια πλήρως πλαστική ψύκτρα με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας δεκάδες φορές υψηλότερο από το συνηθισμένο πλαστικό, που φτάνει τα 2-9 W/m·K. Έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και ικανότητα ακτινοβολίας θερμότητας. Είναι ένας νέος τύπος μονωτικού υλικού απαγωγής θερμότητας που εφαρμόζεται σε διάφορους λαμπτήρες ισχύος, που χρησιμοποιείται ευρέως σε λαμπτήρες LED που κυμαίνονται από 1W έως 200W.

Το πλαστικό υψηλής θερμικής αγωγιμότητας έχει επίπεδο τάσης αντοχής έως και 6000V AC, κατάλληλο για χρήση με μη απομονωμένα τροφοδοτικά σταθερού ρεύματος μεταγωγής και τροφοδοτικά γραμμικού σταθερού ρεύματος υψηλής τάσης HVLED. Αυτό καθιστά εύκολο για τέτοια φωτιστικά LED να περάσουν αυστηρές δοκιμές ασφαλείας όπως CE, TUV και UL. Το HVLED λειτουργεί υπό υψηλή τάση (VF=35-280VDC) και χαμηλό ρεύμα (IF=20-60mA), γεγονός που μειώνει τη θερμότητα που παράγεται από την πλακέτα σφαιριδίων της λάμπας HVLED. Οι πλαστικοί ψύκτρες θερμότητας υψηλής θερμικής αγωγιμότητας μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μηχανές χύτευσης με έγχυση και εξώθηση.

 

Μέσα στην πλαστική ψύκτρα υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, τα μεταλλικά ιόντα νανο-μεγέθους κατανέμονται πυκνά μεταξύ των μορίων PLA, τα οποία μπορούν να κινηθούν γρήγορα σε υψηλές θερμοκρασίες, αυξάνοντας την ενέργεια της θερμικής ακτινοβολίας. Η δραστηριότητά του είναι ανώτερη από αυτή των ψυκτών θερμότητας από μεταλλικό υλικό. Οι πλαστικές ψύκτρες υψηλής θερμικής αγωγιμότητας είναι ανθεκτικές σε υψηλές θερμοκρασίες, δεν ραγίζουν ή παραμορφώνονται μετά από πέντε ώρες στους 150 βαθμούς. Όταν χρησιμοποιούνται με συστήματα μετάδοσης κίνησης IC γραμμικού σταθερού ρεύματος υψηλής τάσης, δεν απαιτούν ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές και μεγάλους επαγωγείς, ενισχύοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής ολόκληρης της λάμπας LED. Τα μη απομονωμένα συστήματα τροφοδοσίας προσφέρουν υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος, καθιστώντας τα ιδιαίτερα κατάλληλα για εφαρμογές σε σωλήνες φθορισμού και λαμπτήρες βιομηχανικής και εξορυκτικής βιομηχανίας υψηλής ισχύος.

 

Οι πλαστικές ψύκτρες υψηλής θερμικής αγωγιμότητας μπορούν να σχεδιαστούν με πολλά λεπτά ψυκτικά πτερύγια. Τα πτερύγια ψύξης μπορούν να γίνουν πολύ λεπτά και πολυάριθμα, επεκτείνοντας σημαντικά την περιοχή απαγωγής θερμότητας. Τα πτερύγια ψύξης σχηματίζουν αυτόματα μεταφορά αέρα για να διαχέουν τη θερμότητα κατά την εργασία, με αποτέλεσμα την καλή διάχυση της θερμότητας. Η θερμότητα από τα σφαιρίδια του λαμπτήρα LED μεταφέρεται απευθείας στα πτερύγια ψύξης μέσω του πλαστικού υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και διαχέεται γρήγορα μέσω της μεταφοράς αέρα και της επιφανειακής ακτινοβολίας.

 

Η πυκνότητα των πλαστικών ψυκτών θερμότητας υψηλής θερμικής αγωγιμότητας είναι ελαφρύτερη από το αλουμίνιο. Η πυκνότητα του αλουμινίου είναι 2700 kg/m³, ενώ η πυκνότητα του πλαστικού είναι 1420 kg/m³, περίπου η μισή από αυτή του αλουμινίου. Επομένως, για ψύκτρες του ίδιου σχήματος, το βάρος των πλαστικών ψυκτών είναι μόνο το μισό από αυτό του αλουμινίου. Επιπλέον, η επεξεργασία είναι απλή, με τον κύκλο χύτευσης να συντομεύεται κατά 20-50%, γεγονός που μειώνει επίσης το κόστος.

 

Τα παραπάνω μοιράζεται η τεχνική ομάδα της ZP HEAT SINK. Συνεχίστε να ακολουθείτε το ZP HEAT SINK για πιο συναρπαστικό περιεχόμενο.