Pourquoi les lumières LED ont-elles besoin de dissipateurs thermiques ?
Les diodes électroluminescentes-(LED) sont des dispositifs semi-conducteurs qui convertissent l'énergie électrique en énergie lumineuse, mais une partie de l'énergie électrique est convertie en énergie thermique. La température à laquelle l'énergie thermique est transférée des perles lumineuses LED à la carte PCB est appelée température de jonction, et la décroissance de la lumière ou la durée de vie de la LED est directement liée à sa température de jonction. Si la dissipation thermique n'est pas bonne, la température de jonction sera élevée et la durée de vie sera courte. Par conséquent, ce n'est qu'en exportant de l'énergie thermique dès que possible que la température des lampes à LED peut être efficacement réduite. L'alimentation peut être protégée contre le fonctionnement dans un environnement à haute-température persistante et éviter le vieillissement prématuré de la source de lumière LED en raison d'un travail à long-long terme à haute-température.
Comment fonctionnent les luminaires à led pour réduire la chaleur?
Dans des conditions normales, il existe trois voies de transfert de chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement. La conduction signifie que la chaleur entre les objets en contact direct est transférée de celui avec une température plus élevée à celui avec une température plus basse. La convection transfère la chaleur en utilisant le flux de fluide, tandis que le rayonnement ne nécessite aucun milieu et l'objet chauffant libère de la chaleur directement dans l'espace environnant.
Dans les applications pratiques, la principale mesure de dissipation thermique des appareils d'éclairage à LED haute-puissance consiste à utiliser un dissipateur thermique. Le dissipateur thermique transfère la chaleur de la puce au dissipateur thermique par contact précis avec la surface de la puce. Le radiateur est généralement un conducteur thermique avec de nombreuses ailettes. Sa surface entièrement étendue augmente considérablement le rayonnement thermique et l'air en circulation peut également emporter plus d'énergie thermique.
Semblable à la loi d'Ohm la plus élémentaire dans le calcul de circuit, le calcul de la dissipation thermique a une formule la plus basique
différence de température=résistance thermique * consommation électrique
Dans le cas d'un dissipateur thermique, la résistance de dégagement de chaleur entre le dissipateur thermique et l'air ambiant devient la résistance thermique, et l'amplitude du flux de chaleur entre le dissipateur thermique et l'espace est représentée par la consommation électrique de la puce. De cette manière, en raison de la résistance thermique lorsque le flux de chaleur s'écoule du dissipateur thermique vers l'air, une certaine différence de température est générée entre le dissipateur thermique et l'air, tout comme le courant traversant la résistance générera une tension. De même, il y aura une certaine résistance thermique entre le dissipateur thermique et la surface de la puce. L'unité de résistance thermique est le degré /W. Lors du choix d'un dissipateur thermique en plus des considérations de taille mécanique, le paramètre le plus important est la résistance thermique du dissipateur thermique. Plus la résistance thermique est petite, plus la capacité de dissipation thermique du radiateur est forte.
Voici un exemple de calcul de la résistance thermique dans la conception de circuits :
Exigences de conception :
Puce puissance 18.4w
La température maximale de la température de surface de la puce ne peut pas dépasser 85 degrés
Température ambiante (maximale) 45 degrés
La résistance thermique entre le dissipateur thermique et la puce est de 0.1 degré/W
Calculer la résistance thermique R du radiateur requis
(R plus 0.1)*18w=85 degré -45 degré , obtenez R=2 degré /W
Ce n'est que lorsque la résistance thermique du dissipateur thermique sélectionné est inférieure à 2 degrés/W que nous pouvons nous assurer que la température de jonction de la puce ne dépassera pas 85 degrés. Bien sûr, il est plus professionnel de réaliser des calculs de précision à l'aide d'équipements, ce qui est également notre voie.
quels types de dissipateurs de chaleur?
En plus de conduire rapidement la chaleur de la source de chaleur à l'apparition du dissipateur thermique, l'essentiel de tout dissipateur thermique est de diffuser la chaleur dans l'environnement par convection et rayonnement. La conduction thermique ne concerne que le mode de transfert de chaleur et la convection thermique est la fonction principale du dissipateur thermique. La fonction du dissipateur thermique est principalement affectée par la capacité de la zone de dissipation thermique, la forme et l'intensité de la convection naturelle. Le rayonnement thermique n'est qu'une fonction auxiliaire. Étant donné que les LED fonctionnent à haute température, des alliages d'aluminium à conductivité thermique plus élevée doivent être utilisés. Généralement, il existe des dissipateurs thermiques en aluminium estampé, des dissipateurs thermiques en aluminium extrudé, des dissipateurs thermiques en aluminium moulé sous pression, des dissipateurs thermiques en aluminium forgé à froid ou à chaud.
Estampage des dissipateurs thermiques en aluminium
Lors du processus de fabrication, les ailettes métalliques sont embouties puis soudées à la base. Ceux-ci sont couramment utilisés dans les applications d'éclairage à faible-puissance. Le radiateur estampé présente les avantages d'une automatisation facile de la production et d'un faible coût. Mais le plus gros inconvénient est la mauvaise performance.Dissipateurs thermiques en aluminium extrudé
La plupart des dissipateurs thermiques sont en aluminium extrudé, et ce processus est utile pour la plupart des applications. Il est peu coûteux et peut facilement spécifier des spécifications. Le principal inconvénient des radiateurs extrudés est que la taille est limitée par la largeur maximale de l'extrusion.Dissipateurs thermiques-en aluminium moulé sous pression
C'est le choix le plus courant à l'heure actuelle, avec une conductivité thermique de 70-90W/mK, une efficacité thermique élevée, des formes variables et une mécanisation et une automatisation faciles. Le dissipateur thermique en aluminium moulé sous pression est limité à des ailettes plus épaisses, ce qui le rend idéal pour les applications à convection naturelle.Dissipateurs thermiques en aluminium forgé à froid ou à chaud
Les radiateurs forgés sont fabriqués en comprimant de l'aluminium ou du cuivre et ont de nombreuses applications. Le radiateur peut être forgé à froid ou forgé à chaud. Ces produits ont une bonne conductivité thermique, de nombreux choix de matériaux, une bonne structure de dissipation thermique, une petite taille et un poids léger. Cependant, ils sont coûteux à produire.
Les dissipateurs thermiques pour le fabricant d'éclairage BW
Le choix d'un radiateur dépend de la situation spécifique de la performance de chaque partie du produit. Ceux que nous utilisons le plus sont les dissipateurs-en aluminium moulé sous pression, pour les lampadaires à LED, les éclairages de zone à LED, les éclairages à LED pour grande hauteur, les projecteurs et les luminaires muraux. Certains produits d'éclairage solaire utilisent-de l'aluminium moulé sous pression, et certains utilisent des radiateurs en aluminium extrudé. Les éclairages de stade à LED ont des exigences de puissance et de dissipation de chaleur relativement élevées, c'est pourquoi des dissipateurs thermiques en aluminium forgé à froid sont choisis.
