Méthode de refroidissement statique des perles de lampe à LED
Les perles de lampe à LED sont principalement utilisées pour émettre de la lumière. Ainsi, il existe d'autres complexités de système dans les revêtements optiques, les dispositifs de gestion de faisceau tels que les réflecteurs et les lentilles, les luminophores de conversion de longueur d'onde, et similaires. Néanmoins, la gestion de la chaleur est essentielle pour des produits d'éclairage à semi-conducteurs (SSL) fiables.
Perles de lampe LED à refroidissement statique :
La manière conventionnelle de garder les perles de la lampe LED au frais consiste à installer le dispositif LED sur le radiateur. La chaleur du cordon de la lampe LED est conduite dans le dissipateur thermique puis dissipée dans l'air. En supposant que la chaleur est évacuée par l'eau ou d'autres fluides, les radiateurs sont parfois appelés plaques froides, car le système de dissipation thermique associé est souvent conçu pour fonctionner à une température fixe inférieure à l'environnement intérieur.
Le fait que la chaleur puisse être efficacement transportée du cordon de la lampe LED au dissipateur thermique dépend du matériau à haute conductivité thermique. Nous avons testé et constaté que le cuivre est meilleur que l'aluminium et le laiton, et qu'il est meilleur que l'acier inoxydable.
Bien que le cuivre soit le meilleur conducteur thermique parmi ces métaux, la conductivité thermique est indépendante de l'épaisseur du matériau. La capacité de transfert de chaleur par conduction matérielle est principalement liée à la résistance thermique. Plus l'épaisseur est épaisse, plus la résistance thermique est élevée.
Diélectrique et flux d'air
Par exemple, les réseaux de billes de lampe à LED de puissance moyenne et élevée sont généralement construits sur des PCB thermiquement conducteurs. Sur la surface supérieure, il y a une plaque de cuivre qui est électriquement connectée aux perles de la lampe LED, et il y a un morceau d'aluminium en dessous pour conduire la chaleur. Il y a une couche diélectrique entre le cuivre et l'aluminium pour éviter un court-circuit électrique de la plaque de cuivre à l'aluminium. Les fabricants ont adopté différentes approches dans la sélection des matériaux diélectriques, couvrant l'ensemble du spectre, des matériaux organiques aux composés inorganiques. Le matériau diélectrique avec la plus petite résistance thermique dans le test était presque d'un ordre de grandeur, permettant l'utilisation du matériau diélectrique le plus mince tout en fournissant la barrière d'isolation requise.
Cependant, les expériences ne racontent pas toute l'histoire. En supposant que l'appareil est refroidi par air, il y aura de nombreuses interfaces dans le chemin thermique entre la perle LED et le dissipateur thermique. Certains sont pontés par soudure, certains par adhésif, d'autres seront pressés ensemble (par exemple à l'aide de vis). Ces jonctions présentent des obstacles supplémentaires au transfert de chaleur, qui peuvent être importants, imprévisibles et évoluer dans le temps.
L'addition série/parallèle de toutes les résistances thermiques et résistances d'interface dans le système est appelée impédance thermique, et le chemin de conduction est conçu pour maintenir les perles de la lampe LED au frais. La comptabilité est similaire à un réseau de résistances. Dans une expérience, la tension est essentiellement la température, le courant est le flux de chaleur et la résistance résultante est la résistance thermique.
Dans les travaux de développement, vous pouvez compter sur la résistance équivalente du chemin de conduction thermique. Pour obtenir un modèle complet du système d'impédance thermique, il est nécessaire d'ajouter une résistance d'interface thermique à chaque transition entre matériaux.
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