En la actualidad, el mayor problema técnico de los dispositivos de iluminación LED es el problema de la disipación de calor
La mala disipación de calor lleva a que la fuente de alimentación del LED y los condensadores electrolíticos se conviertan en el punto débil para el desarrollo futuro de los dispositivos de iluminación LED, y la razón del envejecimiento prematuro de las fuentes de luz LED.
En el esquema de lámpara que utiliza la fuente de luz LED LV, debido a que la fuente de luz LED trabaja en un estado de bajo voltaje (VF=3.2V) y alta corriente (IF=300~700mA), el calor es muy fuerte, y el espacio de las lámparas tradicionales es estrecho y pequeño. Es difícil para un radiador disipar el calor muy rápidamente. Aunque se han adoptado una variedad de esquemas de disipación de calor, los resultados son insatisfactorios, y se ha convertido en un problema insoluble para los dispositivos de iluminación LED. La búsqueda de materiales de disipación de calor que sean fáciles de usar, térmicamente conductores y de bajo costo está siempre en marcha.
En la actualidad, después de que la fuente de luz LED se enciende, aproximadamente el 30% de la energía eléctrica se convierte en energía lumínica, y el resto se convierte en energía térmica. Por lo tanto, es la tecnología clave del diseño de la estructura de la lámpara LED exportar tanta energía térmica como sea posible lo antes posible. La energía térmica necesita ser disipada a través de la conducción de calor, la convección de calor y la radiación de calor. Solo exportando el calor lo antes posible se puede reducir efectivamente la temperatura de la cavidad en la lámpara LED, proteger la fuente de alimentación de trabajar en un entorno de alta temperatura de larga duración, y evitar el envejecimiento prematuro de la fuente de luz LED debido a la operación a alta temperatura durante mucho tiempo.
Disipación de calor de las luminarias LED
Es precisamente porque la fuente de luz LED en sí misma no tiene rayos infrarrojos y ultravioleta, por lo que la fuente de luz LED en sí misma no tiene función de disipación de calor por radiación. El radiador debe tener las funciones de conducción de calor, convección de calor y radiación de calor.
Cualquier radiador, además de poder conducir rápidamente el calor desde la fuente de calor a la superficie del radiador, se basa principalmente en la convección y la radiación para disipar el calor en el aire. La conducción de calor solo resuelve la forma de transferencia de calor, mientras que la convección de calor es la función principal del radiador. El rendimiento de disipación de calor se determina principalmente por el área de disipación de calor, la forma y la capacidad de la fuerza de convección natural, y la radiación de calor solo juega un papel auxiliar.
En términos generales, si la distancia desde la fuente de calor hasta la superficie del disipador de calor es inferior a 5 mm, entonces, siempre que la conductividad térmica del material sea superior a 5, el calor puede ser disipado, y el resto de la disipación de calor debe estar dominado por la convección térmica.
La mayoría de las fuentes de iluminación LED aún utilizan perlas de lámpara LED de bajo voltaje (VF=3.2V) y alta corriente (IF=200-700mA). Debido al alto calor durante el funcionamiento, se deben utilizar aleaciones de aluminio con alta conductividad térmica. Generalmente hay radiadores de aluminio fundido a presión, radiadores de aluminio extruido y radiadores de aluminio estampados. El radiador de aluminio fundido a presión es una tecnología de piezas fundidas a presión. Una aleación líquida de zinc-cobre-aluminio se vierte en la entrada de alimentación de la máquina de fundición a presión y luego se funde a presión por la máquina de fundición a presión para dar forma al radiador definido por el molde pre-diseñado.
Disipador de calor de aluminio fundido a presión
El costo de producción es controlable, y las aletas de disipación de calor no pueden hacerse delgadas, lo que dificulta maximizar el área de disipación de calor. Los materiales de fundición a presión comúnmente utilizados para los disipadores de calor de lámparas LED son ADC10 y ADC12.
Disipador de calor de aluminio extruido
El aluminio líquido se extruye a través de un troquel fijo, y luego la barra se corta en un radiador de la forma requerida mediante mecanizado, y el costo de post-procesamiento es relativamente alto. Las aletas de enfriamiento pueden hacerse muy delgadas, y el área de disipación de calor se expande al máximo. Cuando las aletas de enfriamiento funcionan, se forma automáticamente una convección de aire para difundir el calor, y el efecto de disipación de calor es mejor. Los materiales comúnmente utilizados son AL6061 y AL6063.
Disipador de calor de aluminio fundido a presión
Se trata de perforar y levantar las placas de acero y aleación de aluminio mediante máquinas de punzonado y moldes para convertirlas en radiadores en forma de taza. La periferia interna y externa de los radiadores estampados es lisa, y el área de disipación de calor está limitada debido a la falta de alas. Los materiales de aleación de aluminio comúnmente utilizados son 5052, 6061 y 6063. La calidad de las piezas estampadas es pequeña y la tasa de utilización del material es alta, lo que representa una solución de bajo costo.
La conductividad térmica del radiador de aleación de aluminio es ideal, y es más adecuado para la fuente de alimentación de corriente constante de conmutación aislada. Para fuentes de alimentación de corriente constante de conmutación no aisladas, es necesario aislar las fuentes de alimentación de CA y CC, de alta y baja tensión a través del diseño estructural de las lámparas para poder pasar la certificación CE o UL.
Disipador de calor de aluminio recubierto de plástico
Es un radiador de núcleo de aluminio con carcasa de plástico conductora de calor. El plástico termoconductivo y el núcleo de disipación de calor de aluminio se forman en la máquina de moldeo por inyección en una sola vez, y el núcleo de disipación de calor de aluminio se utiliza como parte embebida y necesita ser mecanizado previamente. El calor del LED se transfiere rápidamente al plástico termoconductivo a través del núcleo de disipación de calor de aluminio, y el plástico termoconductivo utiliza sus múltiples alas para formar una disipación de calor por convección de aire, y utiliza su superficie para radiar parte del calor.
Los radiadores de aluminio recubiertos de plástico generalmente utilizan los colores originales de los plásticos termoconductivos, blanco y negro, y los radiadores de aluminio recubiertos de plástico negro tienen mejores efectos de disipación de calor por radiación. El plástico termoconductivo es un material termoplástico. La fluidez, densidad, tenacidad y resistencia del material son fáciles para el moldeo por inyección. Tiene buena resistencia a ciclos de choque térmico y frío y excelentes propiedades de aislamiento. La emisividad de los plásticos termoconductivos es mejor que la de los materiales metálicos ordinarios.
La densidad del plástico termoconductivo es un 40% menor que la del aluminio fundido a presión y las cerámicas, y el peso del aluminio recubierto de plástico puede reducirse en casi un tercio para la misma forma de radiador; en comparación con los radiadores de aluminio puro, el costo de procesamiento es bajo, el ciclo de procesamiento es corto y la temperatura de procesamiento es baja; el producto terminado no es fácil de romper; la máquina de moldeo por inyección de propiedad del cliente puede llevar a cabo el diseño y producción de formas diferenciadas de lámparas. El radiador de aluminio recubierto de plástico tiene un buen rendimiento de aislamiento y es fácil de cumplir con las regulaciones de seguridad.
Disipador de calor de plástico de alta conductividad térmica
El radiador de plástico de alta conductividad térmica se ha desarrollado rápidamente recientemente. El radiador de plástico de alta conductividad térmica es un radiador completamente de plástico. Su conductividad térmica es decenas de veces mayor que la de los plásticos ordinarios, alcanzando 2-9w/mk. Tiene excelentes capacidades de conducción y radiación de calor; un nuevo tipo de material de aislamiento y disipación de calor que se puede utilizar en diversas lámparas de potencia, y puede ser ampliamente utilizado en varios tipos de lámparas LED de 1W a 200W.
Disipación de calor del módulo fototérmico integrado
Combinado con la tecnología de empaquetado tridimensional de la fuente de luz K-COB y la tecnología de control térmico de cambio de fase auto-excitado, se forma un módulo fototérmico integrado. Se utiliza cobre libre de oxígeno de alta pureza como materia prima, y el coeficiente de transferencia de calor puede alcanzar 300,000 w/mk, que es el más alto del mundo. Material superconductor rápido, tecnología patentada de estructura de placa base de temperatura uniforme, y su estructura de temperatura uniforme especial tiene la conductividad térmica y capacidad de disipación de calor más fuertes del mundo, lo que hace que la fuente de luz de la lámpara tenga una larga vida útil y las ventajas de tamaño pequeño y peso ligero. El calor de la fuente de luz se transfiere rápidamente a cada disipador de calor para realizar completamente la conversión térmica con el entorno espacial, logrando así un enfriamiento rápido, que es equivalente a un mini aire acondicionado con chips LED.
CHIPS LED K-COB
Acoplado con la tecnología de conducción de calor de doble canal de la propia fuente de luz, se separan las dos principales fuentes de calor de la fuente de luz LED, el chip LED y el canal de calor principal del fósforo cerámico. Distribuyendo, y a través de una disposición razonable de los chips, se puede evitar eficazmente el fenómeno de acoplamiento térmico, reduciendo así efectivamente la temperatura del chip, y se ha desarrollado la tecnología de empaquetado de la fuente de luz K-COB, mejorando así aún más el rendimiento y la vida de la fuente de luz LED.
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