Aké sú kľúčové požiadavky na balenie a dizajn odvádzania tepla vysoko{0}}výbojok, aby sa zabránilo prehrievaniu a ovplyvnila ich životnosť?

一, Obalové materiály: rovnováha medzi termodynamickými charakteristikami a{0}}dlhodobou stabilitou
1. Materiál substrátu: Nahradenie plastu keramickým substrátom sa stalo bežným.
Tradičné plastové substráty (napríklad FR-4) majú tepelnú vodivosť iba 0,3–0,5 W/(m · K), čo znamená, že svetlá s výkonom vyšším ako 50 W môžu ľahko získať horúce miesta. Tepelná vodivosť keramického substrátu z nitridu hliníka (AlN) môže byť až 170 – 230 W/(m · K) a tepelná vodivosť keramického substrátu z oxidu hlinitého (Al ₂ O3) môže byť až 24 – 35 W/ (m · K). Oba tieto materiály môžu výrazne znížiť tepelný odpor. Spoločnosť Dinghongrun napríklad používa LED čipy s keramickými substrátmi vyrobenými z nitridu hliníka. Teplota spojenia je o 25 stupňov Celzia nižšia ako teplota plastových substrátov po 1000 hodinách nepretržitého používania a miera degradácie svetlom klesá z 15 % na 5 %.
2. Fluorescenčný prášok a zapuzdrovacie lepidlo: spolupracujú, aby boli veci odolné voči vysokým teplotám a stabilné na svetle
Vysokovýkonné diódy LED majú 3 až 5-krát vyššiu intenzitu budenia modrého svetla ako bežné produkty. Keď teplota prekročí 150 stupňov, tradičné silikónové obaly môžu zožltnúť, čo znižuje účinnosť pri prepúšťaní svetla. Súčasný priemysel používa organické silikónové anorganické kompozitné zapuzdrovacie lepidlo, ktoré dokáže zvládnuť teploty od -60 stupňov do 250 stupňov . Po 1000 hodinách nepretržitého používania pri 200 stupňoch stále prepúšťa viac ako 90 % svetla. Pokiaľ ide o výber fosforov, nitridové fosfory (ako - SiAlON: Eu² ⁺) sú najlepšou voľbou pre vysokoteplotné situácie, ako sú svetlomety automobilov, pretože ich kvantová účinnosť je o 40 % nižšia ako u štandardných fosforov YAG.
3. Pevný kryštálový materiál: strieborné lepidlo so silnou tepelnou vodivosťou a technológiou eutektického zvárania
Tradičná tepelná pasta má tepelný odpor 0,1–0,3 stupňa ·cm²/W. Po vytvrdnutí pasty nano striebra sa tepelný odpor môže znížiť na 0,02 stupňa · cm²/W. Istý výrobca automobilových svetlometov používa nízkoteplotné eutektické zváranie na priame pripojenie čipov LED k medeným substrátom. Tým sa zníži kontaktný tepelný odpor z 0,5 stupňa ·cm²/W na 0,05 stupňa ·cm²/W a teplota spoja čipov o 18 stupňov.
2, Spôsob, akým sa uvoľňuje teplo: nízkoimpedančné vedenie z čipu do vonkajšieho sveta
1. Tepelne absorpčná doska obloženia: mikroštruktúra zosilnená priečna tepelná vodivosť
Doska obloženia pohlcujúca teplo{0} musí mať vysokú rovinnosť a vysokú rýchlosť priečneho prenosu tepla. Frézka spracovávala teplo{2}}pohlcujúce dosky z hliníkovej zliatiny s drsnosťou povrchu Ra menšou alebo rovnou 0,8 μm. Kontaktný tepelný odpor s LED čipmi sa môže udržiavať pod 0,01 stupňa ·cm²/W. Istá spoločnosť, ktorá vyrába priemyselné osvetlenie, vyrobila mikrokanálovú štruktúru vo vnútri tepelne-obkladovej dosky pohlcujúcej teplo. Vďaka biomimetickej povrchovej úprave lotosových listov sa prietok chladiacej kvapaliny uľahčil o 30 % a odvádzanie tepla o 25 % lepšie.
2. Rebrá na odvádzanie tepla: dizajn, ktorý napodobňuje prírodu a zlepšuje prúdenie vzduchu
Keď je prirodzená konvekcia, tradičné paralelné rebrá tiež nerozptyľujú teplo. Na druhej strane, biomimetické plutvy so štruktúrou žraločej kože môžu znížiť hrúbku tepelnej hraničnej vrstvy o 40 %. Jedna spoločnosť, ktorá vyrába vonkajšie displeje, používa dizajn lichobežníkových rebier a mení rozstup medzi rebrami z 5 mm na 3 mm. Plocha pre odvod tepla sa zväčší o 22 % a tepelný odpor klesne o 18 % pri rýchlosti vetra 2 m/s. Technológia heatpipe sa stala dôležitým riešením pre použitie v malých priestoroch. Sintrované tepelné trubice, ktoré majú tepelnú vodivosť 5000 W/(m · K), používa jeden výrobca projektorov. To je viac ako 1000-krát lepšie ako čistá meď.
3. Celková štruktúra: modulárny dizajn a integrované tlakové-liatie
Integrovaný proces tlakového odlievania-z hliníkovej zliatiny dokáže zbaviť tepelného odporu, ktorý vzniká pri kontakte v typických montážnych systémoch. Istý výrobca pouličných lámp používa metódu integrálneho odlievania z hliníkovej zliatiny AA1070-na skombinovanie miestnosti zdroja svetla, elektrickej miestnosti a plášťa na odvod tepla. Tým sa zníži tepelný odpor systému z 1,2 stupňa /W na 0,8 stupňa /W. Modulárny dizajn sa stal trendom modulov s-vysokým výkonom. Istá spoločnosť vyrábajúca automobilové svetlomety rozdeľuje 300W LED modul na tri 100W submoduly. Každý submodul má svoj vlastný kanál na odvod tepla, ktorý znižuje maximálnu teplotu spoja zo 150 stupňov na 120 stupňov.
3, Spoľahlivosť systému: kontrola konektivity viacerých fyzických polí
1. Analýza tepelno-mechanických väzieb: bráni rozbitiu materiálov
Počas testu teplotného cyklovania od -40 do 125 stupňov Celzia môže dôjsť k únave spájkovaného spoja, keď sa koeficienty tepelnej rozťažnosti (CTE) rôznych materiálov nezhodujú. Istá spoločnosť, ktorá vyrába letecké svetlá, použila analýzu konečných prvkov (FEA) na zlepšenie architektúry PCB. Tým sa rozdiel CTE medzi medenou fóliou a keramickým substrátom znížil z 15 ppm/stupeň na 5 ppm/stupeň a životnosť spájkovacej spojky sa zvýšila z 2 000 cyklov na 10 000 cyklov.
2. Test tepelnej optickej väzby: riadenie zmien teploty farby a straty svetla
Posun farebnej teploty vysokovýkonných diód LED je priamo úmerný teplote prechodu. Špecifický výrobca obrazoviek vytvoril testovaciu platformu pre tepelnú optickú väzbu a zistil, že posun farebnej teploty sa zvýšil z 200 K na 500 K, keď sa teplota prechodu zvýšila z 85 stupňov na 125 stupňov. Posun farebnej teploty sa udržiaval v rozmedzí ± 100 K zlepšením spôsobu, akým sa urobil fosforový povlak.
3. Dlhodobé-zrýchlené starnutie: pomocou štandardov LM-80 a TM-21
Testovacia norma LM-80 hovorí, že lampa musí bežať nepretržite 6000 hodín pri troch rôznych teplotách: 55 stupňov, 85 stupňov a 105 stupňov. Potom sa použije algoritmus TM-21, aby sa zistilo, ako dlho to vydrží. Testovacie údaje od istej spoločnosti zaoberajúcej sa priemyselným osvetlením ukazujú, že ich lampám s keramickým substrátom trvá 8000 hodín, kým sa rozložia na 70 % pri 105 stupňoch. To je oveľa dlhšie, ako je norma pre priemysel, ktorá je 50 000 hodín.
4. Najdôležitejšie technické trendy v priemysle
Rozptyl tepla pomocou tekutého kovu: Tekutý kov-na báze gália má tepelnú vodivosť 30 W/(m · K), čo je 60-násobok tepelnej vodivosti vody. Spoločnosť, ktorá vyrába laserové projektory, používa mikrokanály z tekutého kovu na ochladenie spojovacej teploty 3000 W svetelného zdroja na menej ako 80 stupňov.
Fólia na odvod tepla z grafénu: Tepelná vodivosť jednovrstvového grafénu je 5300 W/(m · K). Istá spoločnosť, ktorá vyrába blesky pre mobilné telefóny, naniesla na zadné dosky LED grafénový povlak, vďaka ktorému sa teplo šíri trikrát rýchlejšie.
Materiál na zmenu fázy (PCM): Spoločnosť zaoberajúca sa vonkajším osvetlením vkladá PCM na báze parafínu- medzi rebrá na odvádzanie tepla. Tento materiál počas dňa absorbuje teplo a topí sa, potom v noci teplo uvoľňuje a tuhne. Tým sa zníži rozsah zmien dennej teploty na križovatke o 15 stupňov.