Metodo di raffreddamento statico delle sfere della lampada a LED
Le sfere della lampada a LED sono utilizzate principalmente per emettere luce. Pertanto, vi sono ulteriori complessità di sistema nei rivestimenti ottici, nei dispositivi di gestione del fascio come riflettori e lenti, nei fosfori che convertono la lunghezza d'onda e simili. Tuttavia, la gestione del calore è fondamentale per prodotti affidabili con illuminazione a stato solido (SSL).
Perle di lampade a LED a raffreddamento statico:
Il modo convenzionale per mantenere fresche le perline della lampada a LED è installare il dispositivo LED sul radiatore. Il calore del tallone della lampada a LED viene condotto nel dissipatore di calore e quindi dissipato nell'aria. Supponendo che il calore venga rimosso dall'acqua o da altri fluidi, i radiatori vengono talvolta chiamati piastre fredde, poiché il sistema di dissipazione del calore associato è spesso progettato per funzionare a una temperatura fissa inferiore a quella dell'ambiente interno.
Il fatto che il calore possa essere efficacemente trasportato dal tallone della lampada a LED al dissipatore di calore dipende dal materiale con un'elevata conduttività termica. Abbiamo testato e scoperto che il rame è migliore dell'alluminio e dell'ottone ed è migliore dell'acciaio inossidabile.
Sebbene il rame sia il miglior conduttore termico tra questi metalli, la conduttività termica è indipendente dallo spessore del materiale. La capacità di trasferire calore attraverso la conduzione del materiale è principalmente correlata alla resistenza termica. Maggiore è lo spessore, maggiore è la resistenza termica.
Dielettrico e flusso d'aria
Ad esempio, gli array di perline di lampade a LED di media e alta potenza sono generalmente costruiti su PCB termicamente conduttivi. Sulla superficie superiore, c'è una piastra di rame che è collegata elettricamente alle sfere della lampada a LED, e sotto c'è un pezzo di alluminio per condurre il calore. C'è uno strato dielettrico tra il rame e l'alluminio per evitare il cortocircuito elettrico della piastra di rame nell'alluminio. I produttori hanno adottato approcci diversi nella selezione dei materiali dielettrici, coprendo l'intero spettro, dai materiali organici ai composti inorganici. Il materiale dielettrico con la resistenza termica più piccola nel test era quasi un ordine di grandezza, consentendo l'uso del materiale dielettrico più sottile pur fornendo la necessaria barriera di isolamento.
Tuttavia, gli esperimenti non raccontano l'intera storia. Supponendo che il dispositivo sia raffreddato ad aria, ci saranno molte interfacce nel percorso termico tra il tallone del LED e il dissipatore di calore. Alcuni sono collegati mediante saldatura, altri mediante adesivo, altri verranno pressati insieme (ad esempio utilizzando viti). Queste giunzioni presentano ulteriori ostacoli al trasferimento di calore, che possono essere grandi, imprevedibili e cambiare nel tempo.
L'aggiunta in serie/parallelo di tutte le resistenze termiche e di interfaccia nel sistema è chiamata impedenza termica e il percorso di conduzione è progettato per mantenere fresche le sfere della lampada a LED. La contabilità è simile a una rete di resistori. In un esperimento, la tensione è essenzialmente la temperatura, la corrente è il flusso di calore e la resistenza risultante è la resistenza termica.
Nel lavoro di sviluppo, puoi fare affidamento sulla resistenza equivalente del percorso di conduzione del calore. Per ottenere un modello completo del sistema di impedenza termica, è necessario aggiungere la resistenza dell'interfaccia termica ad ogni transizione tra i materiali.
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