Efekat disipacije toplote parne komore u LED diodi

Glavni problem LED dioda velike snage je "toplina"

Prema izvještaju o testiranju Cree XLamp XR-E, niža LED temperatura može povećati njen vijek trajanja i svjetlosni tok.

Podaci o LED čipu od 40 mil (1 mm²).

1W čip: toplotni tok blizu 100W/CM²

3W čip: toplotni tok blizu 300W/CM²

Iz gornjeg izvještaja o testiranju i podataka možemo znati da je problem led topline uglavnom pregrijavanje visoke gustine toplote (vruće tačke), a ne ukupni toplotni tok.

Pregrijavanje fokusa na vrućoj tački, to će utjecati na vijek trajanja i svjetlosni tok LED diode.

Kako riješiti problem žarišta topline na vrućoj tački? Otkrili smo da visokoefikasni raspršivači toplote mogu brzo da difuzuju toplotu, čime se izbegava da se toplota fokusira na vruće tačke. A parna komora je vrsta toplotnog difuzora koji može izuzetno brzo odvesti toplinu. Njegov princip rada je sličan toplotnoj cijevi.

Princip rada parne komore

Theparna komoraje vakuum komora sa stubastom strukturom iznutra, obično napravljena od bakra.

Kada se toplota prenese sa izvora toplote na zonu isparavanja, rashladna tečnost u komori počinje da isparava nakon što se zagreje u okruženju niskog vakuuma. U tom trenutku apsorbira toplinsku energiju i brzo se širi, a hlađenje u plinu brzo ispunjava cijelu komoru. Kada radni gas kontaktira sa relativno hladnom površinom, kondenzovaće se. Toplota akumulirana tokom isparavanja oslobađa se fenomenom kondenzacije, a kondenzovana rashladna tečnost će se kroz kapilarni kanal mikrostrukture vratiti u izvor toplote isparavanja, a ova operacija će se ponoviti u komori.

Prema principu rada parne komore, znamo da:

1. Parna komora je dvodimenzionalni proizvod provodljivosti topline, koji teoretski može provesti veliku količinu topline u dvodimenzionalnoj ravnoj ploči.

2. Parna komora se može koristiti za rasvjetne module.

O: Jednostavna geometrijska struktura - geometrijski oblici su uglavnom kvadratni i okrugli

B: Površina se ne deformiše lako - parna komora ima toleranciju do 0.2 mm.

C: Kada je hladnjak dovoljan, bit će manja temperaturna razlika - kada hladnjak rasprši toplinu, promjena temperature će biti vrlo mala.

D: Parna komora može samo riješiti problem prijenosa topline, jer je njena brzina prijenosa topline vrlo velika, ali ipak treba dodati aluminijski hladnjak kako bi se postigla disipacija topline.

Eksperiment sa kontrastom

Eksperimentirajte 1-Postavite LED na aluminijski hladnjak, palite 10 minuta, a zatim ga puhnite DC ventilatorom 5 minuta.

(aluminijski hladnjak)

Eksperimentirajte 2-Postavite LED na parnu komoru i aluminijumski hladnjak, palite 10 minuta, a zatim ga puhnite DC ventilatorom 5 minuta.

(Parna komora na aluminijumskom hladnjaku)

12W LED

Rezultati infracrvenog eksperimenta 1 (koristite samo aluminijski hladnjak)

1-1 : 58 stepeni ,1-2 : 29 stepeni ,1-3 : 28,2 stepena

Rezultati infracrvenog eksperimenta 2 (parna komora + aluminijski hladnjak)

2-1 : 55,2 stepena, 2-2 : 31,2 stepena, 2-3 : 29,2 stepena

Sažetak eksperimenta:

Temperatura površine eksperimenta 2 je 3 stepena niža od eksperimenta 1.

Parna komora poboljšava učinak prijenosa topline LED-a.

10W termička otpornost

Rezultati infracrvenog eksperimenta 1 (koristite samo aluminijski hladnjak)

1-1 : 80,4 stepena 1-2 : 57,6 stepeni 1-3 : 55,5 stepeni

Rezultati infracrvenog eksperimenta 2 (parna komora + aluminijski hladnjak)

2-1 : 67,1 stepen 2-2 : 57,6 stepen 2-3 : 56,2 stepen

Sažetak eksperimenta:

Temperatura površine čipa u eksperimentu 2 bila je niža od one u eksperimentu 1 13.3 stepena. Parna komora je poboljšala provodljivost čipa i smanjila toplinski otpor.

10W trenutna termička otpornost

Rezultati infracrvenog eksperimenta 1 (koristite samo aluminijski hladnjak)

{{0}}: 29,5 stepeni 1-2 :30,0 stepeni 1-3 : 30,1 stepen

Rezultati infracrvenog eksperimenta 2 (parna komora + aluminijski hladnjak)

2-1 : 31,5 stepeni 2-2 :32,2 stepena 2-3 : 32,2 stepena

Sažetak eksperimenta:

Eksperiment 2 koji koristi parnu komoru je znatno bolji od eksperimenta 1 u smislu temperature čipa i održava promjenu temperature od 13-15oC za rad na 1-10 minuta. To znači da upotreba parne komore može smanjiti toplinski otpor između čipa i hladnjaka, može smanjiti temperaturu temperature spoja pod istim uvjetima uključivanja.

Eksperimentalni zaključak: parna komora poboljšava toplinsku provodljivost čipa i smanjuje toplinski otpor

Kako primijeniti parnu komoru na LED diodu velike snage?

Rešenje A: Više LED čipova je direktno zapečaćeno i montirano na parnu komoru

Eksperiment poređenja LED-a velike snage (50W multi-čip direktno zalemljen na parnu komoru) i (50W multi-čip direktno zalemljen na bakrenu ploču)

(50W multi-chip direktno zalemljen na parnu komoru)

(50W multi-chip direktno zalemljen na bakrenu ploču)

Eksperimentalni podaci

(kanal 0~3: temperatura čipa kanal 4~5: temperatura hladnjaka)

Temperatura čipa u parnoj komori je 30 stepeni niža od temperature bakarne ploče

Parna komora može smanjiti temperaturu LED diode. Kada se isti hladnjak koristi za odvođenje toplote, postoji temperaturna razlika od oko 30 stepeni.

Parna komora može osigurati da temperatura svakog čipa na ploči bude ista. Ako se bakarna ploča koristi za odvođenje topline, temperatura centralnog čipa će biti mnogo viša od okolnih, što će utjecati na vijek trajanja čipa.

Prednosti direktnog lemljenja LED čipova na parnoj komori:

1. Smanjite temperaturu spoja čipa i produžite vijek trajanja čipa

2. Može učiniti čip više fokusa, što je bolje za cjelokupni dizajn lampe

3. Omogućite pakovanje s više čipova velike snage

Rješenje B: Odštampajte PCB na parnoj komori i instalirajte LED na parnu komoru pomoću SMT-a (Tehnologija površinske montaže).