Cum disipă căldura un radiator LED?

Radiatorul de căldură al unei lămpi LED este un „sistem de transport al căldurii” proiectat meticulos. Scopul său este de a „transporta” rapid căldura generată de cipul LED în aerul din jur, prevenind supraîncălzirea și defectarea cipulului.

 

 

Acest proces se bazează în principal pe trei metode fizice fundamentale de transfer de căldură: conducție termică, convecție termică și radiație termică. Să descompunem acest proces pas cu pas:

 

Procesul de disipare a căldurii în trei-etape

 

Pasul 1: Conducție termică - „Autostrada internă”

Acesta este punctul de plecare și fundamentul transferului de căldură.

 

1. Sursă de căldură: Când sunt alimentate și emit lumină, cipurile LED generează căldură semnificativă. Această căldură se concentrează în cip minuscul, formând un „hotspot” cu temperatură înaltă-.

 

2. Calea:

Cipul este mai întâi lipit pe un substrat metalic (de obicei un substrat de aluminiu sau MCPCB). Stratul de bază al substratului este izolator, sub care se află un strat conductor de aluminiu. Funcția sa principală este de a conduce rapid căldura lateral departe de cip.

 

Acest substrat metalic este apoi lipit strâns de corpul radiatorului folosind unsoare termică. Unsoarea termică umple golurile microscopice de aer (aerul este un conductor slab de căldură), asigurând un transfer eficient de căldură.

 

Radiatorul de căldură în sine este fabricat din materiale cu conductivitate termică ridicată (cum ar fi aluminiu sau, pentru soluții{0}}superioare, cupru). Căldura se dispersează rapid în structura internă a radiatorului, inclusiv în fiecare aripioară.

 

Principiul de bază aici este: prin materiale termice superioare și contact strâns, căldura este transformată rapid dintr-o sursă „punctivă” într-o sursă „de suprafață” pe întregul radiator.

 

 

Pasul doi: convecția termică - „Interacțiunea cu aerul”

Aceasta este etapa critică pentru disiparea căldurii în cele din urmă.

 

1. Creșterea suprafeței: radiatoarele sunt proiectate cu structuri cu aripioare, coloane sau aci-în primul rând pentru a maximiza suprafața expusă la aer într-un volum limitat. O suprafață mai mare permite contactul cu mai mult aer.

 

2. Fluxul de aer:

Convecție naturală: pentru becurile sau corpurile LED cu putere redusă-, este suficientă convecția naturală. Aerul încălzit în jurul caloriferului devine mai puțin dens și crește, atrăgând aer mai rece din jur pentru a-l înlocui. Acest lucru creează un ciclu continuu, silențios de circulație a aerului, care disipează în mod constant căldura. „Căldura” pe care o simți cu mâna este acest aer încălzit.

 

Convecție forțată: pentru LED-urile-de mare putere, cum ar fi proiectoarele, farurile auto sau luminile de scenă, convecția naturală este insuficientă. Ventilatoare mici sunt adăugate la radiator, folosind fluxul de aer forțat pentru a accelera dramatic disiparea căldurii. Acest lucru este similar cu adăugarea unui ventilator la procesorul unui computer.

Principiul de bază aici este: transferul eficient de căldură de la radiatorul metalic la aerul în mișcare printr-o suprafață mare și flux de aer.

 

Pasul trei: Radiația termică - „Ajutorul invizibil”

Orice obiect cu temperatură emite energie în exterior sub formă de unde electromagnetice.

Pe măsură ce radiatorul se încălzește, acesta radiază și energie infraroșu spre exterior, disipând o parte din căldura sa.

În managementul termic cu LED-uri, radiația termică contribuie relativ puțin (mai ales la temperaturi scăzute), dar există. Vopsirea suprafeței radiatorului în negru sau în culori închise îmbunătățește răcirea radiativă, deoarece suprafețele mai întunecate au emisivitate mai mare. Cu toate acestea, din motive estetice și rezistente la murdărie-, majoritatea radiatoarelor comerciale rămân alb argintiu-.

 

 

 

 

Rezumat: O metaforă vie

Imaginează-ți întregul sistem de răcire ca un port plin de viață:

Cipul LED este o „fabrică” care produce continuu „încărcătură termică”.

Unsoarea termică și substratul metalic sunt „-autostrăzile de marfă de mare viteză” care leagă fabrica de drumurile principale.

Corpul radiatorului este zona mare de depozitare și andocuri a portului.

Aripioarele radiatorului sunt rânduri de dane la docuri, crescând semnificativ capacitatea de încărcare și descărcare simultană a mărfurilor.

Aerul este navele de marfă care transportă mărfuri.

Convecția naturală se bazează pe transportul natural prin curenții de apă și vânt.

Ventilatorul-convecției forțate instalează remorchere și motoare pentru a accelera încărcarea/descărcarea și transportul.

 

Dacă portul (sistemul de răcire) este bine proiectat-, mărfurile (căldura) sunt transportate rapid, permițând fabricii (cipului LED) să funcționeze la capacitate maximă 24/7 (emițând lumină). Dacă portul devine aglomerat, danele sunt insuficiente (zonă mică de disipare a căldurii) sau nu sunt disponibile nave de marfă (flux de aer slab), mărfurile se vor îngrămădi, provocând în cele din urmă închiderea fabricii (decadere sau defecțiune a luminii LED).

 

Prin urmare, un design excelent al radiatorului LED realizează echilibrul optim între trei elemente: material (conductivitate termică ridicată), structură (suprafață mare) și ventilație (promovarea convecției).

 

ZP HEATSINK este specializată în soluții personalizate de radiatoare de 20 de ani. Trimiteți cerința dvs. prin https://www.zpheatsink.com/contact-ne sau trimiteți prin e-mail desenele tehnice la general@zp-aluminium.com pentru a începe primul pas al proiectului dvs. de radiator.

 

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