LED-urile au nevoie de un radiator?

 

Întrebați cinci ingineri dacă un LED are nevoie de un radiator și probabil veți primi cinci răspunsuri diferite. Depinde de putere. Depinde de design. Depinde de cât timp vrei să dureze.* Lucrul frustrant este că toți au dreptate.

 

Iată varianta scurtă: nu orice LED are nevoie de un radiator, dar orice LED care contează probabil că are nevoie.

 

 

Dacă achiziționați componente LED pentru aplicații comerciale-gândiți-vă la iluminarea-înaltă, farurile auto, iluminatul horticol sau iluminarea din spate a afișajelor-această întrebare nu este doar academică. Are un impact direct asupra duratei de viață a produsului, a costurilor de garanție și a faptului că clienții dvs. ajung să înlocuiască corpurile de iluminat cu mult înainte de a se aștepta.

 

Deci, haideți să intrăm în detaliile care contează de fapt pentru cineva care își construiește produse pentru a-și câștiga existența.

 

Fizica simplă din spatele întrebării

 

LED-urile sunt eficiente în comparație cu becurile incandescente. Toată lumea știe asta. Dar „eficient” nu înseamnă „mișto”. Un LED standard de mare-putere transformă între 30 și 50% din energia sa electrică în lumină. Restul? Căldură.

 

Căldura respectivă este generată chiar la joncțiunea semiconductoare-punctul mic din interiorul LED-ului în care se produce de fapt lumina. Dacă temperatura de joncțiune urcă prea mult, încep să se întâmple câteva lucruri. Puterea luminii scade. Schimbări de culoare. Durata de viață scade. În cazuri extreme, LED-ul se defectează complet.

 

Sarcina unui radiator este simplă: trageți acea căldură departe de joncțiune și disipați-o în aerul din jur. Întrebarea nu este dacă căldura trebuie gestionată. Este dacă aplicația dvs. specifică necesită un radiator dedicat pentru a face acest management.

 

Când poți sări peste radiatorul

 

LED-urile de-putere scăzută pot scăpa uneori fără unul

Pentru LED-uri mici, de -putere redusă-gândiți-vă la lumini indicatoare de pe un panou de control, iluminare decorativă în bandă sau LED-uri care funcționează la 0,5 wați sau mai puțin-componenta însăși gestionează adesea căldura. Cablurile sau o mică urmă de PCB oferă suficientă cale termică pentru a menține temperaturile de joncțiune în limitele specificațiilor. Nu este nevoie de radiator.

 

Dar aici este prinderea. „Putere scăzută” este relativă. Dacă împachetați strâns o duzină de LED-uri-de putere redusă pe o placă mică, căldura cumulativă devine o problemă. În acel moment, construiți efectiv o aplicație cu densitate de putere mai mare-și managementul termic devine din nou necesar.

 

LED-urile de putere medie-și-de mare putere au nevoie aproape întotdeauna de management termic

Odată ce treceți în gama de LED-uri de 1-watt și mai mult,-mai ales cu matricele COB de-densitate mare de astăzi (cip-on-), care oferă o putere semnificativă într-o amprentă mică, funcționarea fără radiator vă cere probleme.

 

Luați în considerare un LED obișnuit de 50-wați utilizat într-un downlight comercial sau un corp de iluminat înalt. Fără un radiator proiectat corespunzător, temperaturile joncțiunilor pot depăși 100 de grade în câteva minute. La acele temperaturi, durata de viață nominală a LED-ului de 50.000 de ore scade la ceva mai aproape de 10.000 de ore. Ieșirea luminii se poate degrada cu 30% sau mai mult în primul an.

 

Nu este o defecțiune a componentei. Este o defecțiune a produsului. Și dacă vindeți acele dispozitive, aceasta devine problema dvs.

 

Ce face de fapt un radiator adecvat (dincolo de a fi doar un lucru de metal cu aripioare)

Dacă vă aprovizionați cu radiatoare de ceva timp, știți că nu sunt toate create egale. O bucată de aluminiu extrudat cu aripioare este cea mai comună abordare, dar ingineria din spatele ei contează mai mult decât își dau seama majoritatea oamenilor.

 

Suprafața și fluxul de aer

Un radiator funcționează prin creșterea suprafeței disponibile pentru transferul căldurii în aerul din jur. Mai multă suprafață înseamnă o răcire mai bună-până la un punct. Densitatea aripioarelor, înălțimea aripioarelor și orientarea, toate afectează cât de eficient se mișcă aerul prin radiatorul. În cazul răcirii pasive (fără ventilator), aripioarele trebuie distanțate astfel încât convecția naturală să poată funcționa efectiv. Prea multe aripioare strânse prea strâns și fluxul de aer se blochează. Contraintuitiv, dar adevărat.

 

Conductibilitatea materialului

Aluminiul este standardul din motive întemeiate. Oferă o conductivitate termică excelentă (aproximativ 200 W/m·K pentru aliajele obișnuite precum 6063), este ușor și poate fi extrudat, prelucrat sau turnat-in forme complexe. Cuprul conduce mai bine căldura, dar este mai greu și mai scump. Pentru majoritatea aplicațiilor LED, aluminiul atinge punctul ideal.

 

Interfața contează

Aceasta este partea care este trecută cu vederea. Un radiator funcționează numai dacă căldura poate ajunge de la LED în chiuvetă. Aceasta înseamnă montare adecvată, suprafețe plane și, de obicei, un material de interfață termică-pastă termică, tampoane sau materiale cu schimbare-fazelor-pentru a umple golurile microscopice dintre pachetul LED și suprafața radiatorului. Sari peste asta și ai putea la fel de bine să sari peste radiatorul complet.

 

Cum să știi de ce ai nevoie de fapt

Dacă proiectați un produs în jurul LED-urilor, întrebarea nu este cu adevărat „am nevoie de un radiator?” Este „cât de mult management termic necesită acest design?”

 

Iată un mod practic de a gândi la asta:

Aplicații - cu indicator de putere redusă-(sub 1 W total):Probabil în regulă fără un radiator dedicat. Turnarea de cupru PCB poate fi suficientă.

- Putere scăzută-și-medie (1W–10W în total):De obicei, este necesar un mic radiator extrudat sau ștanțat. Răcirea pasivă este adesea suficientă.

Putere - mijlocie-și-înaltă (în total 10W–100W+):Radiatoarele de căldură personalizate extrudate, prelucrate sau lipite cu aripioare-devin norma. Răcirea pasivă funcționează în continuare dacă designul permite o suprafață adecvată. Dacă fluxul de aer este restricționat sau temperaturile ambientale sunt ridicate, poate fi necesară luarea în considerare a răcirii forțate (ventilatoare).

- Matrice de-densitate mare și module COB:Acestea necesită adesea răcire activă sau soluții pasive extrem de optimizate, cu o suprafață semnificativă. Densitatea termică este pur și simplu prea mare pentru a fi gestionată altfel.

 

Costul greșirii

Iată chestia cu managementul termic. Când subdimensionezi un radiator sau îl sări peste tot, rareori vezi defecțiunea imediat. Produsul trece testul inițial. Arată bine în primele luni de funcționare. Dar daunele se acumulează.

 

Durata de viață a LED-urilor urmează modelul Arrhenius-practic, fiecare creștere cu 10 grade a temperaturii joncțiunii înjumătățește aproximativ durata de viață. Deci, un produs care a fost proiectat să reziste 50.000 de ore la o temperatură de joncțiune de 85 de grade ar putea supraviețui doar 25.000 de ore la 95 de grade și 12.500 de ore la 105 de grade.

 

Dacă vindeți clienților comerciali-administratori de unități, producători de autovehicule OEM, specificatori de iluminat-aceștia se așteaptă la acele 50.000 de ore. Ei iau decizii pe baza acestui număr. Când defecțiunile încep să apară la 20.000 de ore, nu înlocuiți doar LED-urile. Înlocuiești încrederea clienților.

 

Ce să cauți într-un partener de radiator

Dacă ați ajuns la concluzia că da, LED-urile dvs. au nevoie de radiatoare-și dacă citiți acest lucru, probabil că aveți-atunci următoarea întrebare este cine le construiește.

 

Nu toți furnizorii de radiatoare înțelege aplicațiile LED. Cei mai buni vă vor pune întrebările potrivite: Care este temperatura dvs. țintă a joncțiunii? Care este mediul ambiant? Ești răcire pasivă sau activă? Aveți nevoie ca radiatorul să se dubleze ca componentă structurală sau carcasă?

Ei vor înțelege, de asemenea, că pentru aplicațiile cu LED-uri, radiatorul este adesea parte din identitatea vizuală a produsului. În special în produsele arhitecturale sau destinate consumatorilor-, radiatorul trebuie să arate corect, să aibă un finisaj corect și să se integreze curat cu restul designului.

 

 

LaRadiator ZP, am proiectat și fabricat soluții termice pentru aplicații LED în sectoarele comerciale, auto și industriale. Lucrăm în aluminiu-extrudat, prelucrat, lipit-fin-și ne ocupăm de orice, de la modelarea termică la producție. Dacă dezvoltați un produs LED și doriți să obțineți managementul termic corect de prima dată, aruncați o privire la ceea ce facem pe www.zpheatsink.com. Sau întinde mâna. Suntem bucuroși să vorbim despre aplicația dvs. specifică.

 

Radiator ZPeste specializată în soluții personalizate de radiatoare de 20 de ani. Trimiteți cererea dvs. prinwww.zpheatsink.com/contact-nesau trimiteți prin e-mail desenele tehnice cătregeneral@zp-aluminum.compentru a începe primul pas al proiectului dvs. de radiator LED.

 

De la desen la realitate, ZP vă ajută să realizați.