A gőzkamra hőelvezető hatása a LED-ben

A nagy teljesítményű LED-ek fő problémája a "hő"

A Cree XLamp XR-E tesztjelentése szerint az alacsonyabb LED hőmérséklet növelheti élettartamát és fényáramát.

40mil (1 mm²) LED chip adatai

1 W chip: közel 100 W/CM² hőáram

3 W chip: közel 300 W/CM² hőáram

A fenti tesztjelentésből és adatokból tudhatjuk, hogy a led hő problémája elsősorban a nagy hősűrűség (hot spot) túlmelegedése, nem pedig a teljes hőáram.

A túlmelegedés a forró pontra fókuszál, ez befolyásolja a LED élettartamát és fényáramát.

Hogyan lehet megoldani a forró ponton a hőfókusz problémáját? Megállapítottuk, hogy a nagy hatékonyságú hőelosztók gyorsan szétosztják a hőt, így elkerülhető, hogy a hő a forró pontokra összpontosuljon. A gőzkamra pedig egyfajta hődiffúzor, ami rendkívül gyorsan képes elvenni a hőt. Működési elve hasonló a hőcsőhöz.

A gőzkamra működési elve

Agőzkamraegy vákuumkamra, belső oszlopos szerkezetű, általában rézből készült.

Amikor a hő a hőforrásból a párologtatási zónába kerül, a kamrában lévő hűtőfolyadék elpárologni kezd, miután alacsony vákuumú környezetben felmelegítették. Ekkor hőenergiát vesz fel és gyorsan tágul, a gázban lévő hűtés pedig gyorsan kitölti az egész kamrát. Amikor a gáz viszonylag hideg területtel érintkezik, lecsapódik. A párolgás során felhalmozódott hőt a kondenzáció jelensége szabadítja fel, és a kondenzált hűtőfolyadék a mikrostruktúra kapilláris csatornáján keresztül visszakerül a párolgási hőforrásba, és ez a művelet a kamrában megismétlődik.

A gőzkamra működési elve szerint tudjuk, hogy:

1. A gőzkamra egy kétdimenziós hővezetési termék, amely elméletileg nagy mennyiségű hőt képes vezetni egy kétdimenziós lapos lemezben.

2. A gőzkamra világítási modulokhoz használható.

V: Egyszerű geometriai szerkezet – a geometriai formák általában négyzet alakúak és kerekek

B: A felület nem deformálódik könnyen – a gőzkamra tűrése legfeljebb 0,2 mm.

C: Ha a hűtőborda elegendő, kisebb lesz a hőmérséklet-különbség – amikor a hűtőborda elvezeti a hőt, a hőmérsékletváltozás nagyon kicsi lesz.

D: A gőzkamra csak a hőátadás problémáját tudja megoldani, mivel a hőátadási sebessége nagyon gyors, de még mindig alumínium hűtőbordát kell hozzáadni a hőelvezetéshez.

A kontrasztkísérlet

Kísérlet 1-Helyezze a LED-et alumínium hűtőbordára, világítson 10 percig, majd fújja egyenáramú ventilátorral 5 percig.

(Alumínium hűtőborda)

Kísérlet 2-Helyezze a LED-et gőzkamrára és alumínium hűtőbordára, világítson 10 percig, majd fújja egyenáramú ventilátorral 5 percig.

(Gőzkamra az alumínium hűtőbordán)

12W LED

1. infravörös kísérlet eredménye (csak alumínium hűtőbordát használjon)

1-1 : 58 fok ,1-2 : 29 fok ,1-3 : 28,2 fok

2. infravörös kísérlet eredménye (gőzkamra + alumínium hűtőborda)

2-1 : 55,2 fok ,2-2 : 31,2 fok ,2-3 : 29,2 fok

Kísérlet összefoglalója:

A 2. kísérlet felületi hőmérséklete 3 fokkal alacsonyabb, mint az 1. kísérleté.

A gőzkamra fokozza a LED hőátadó hatását.

10W hőellenállás

1. infravörös kísérlet eredménye (csak alumínium hűtőbordát használjon)

1-1 : 80,4 fok 1-2 : 57,6 fok 1-3 : 55,5 fok

2. infravörös kísérlet eredménye (gőzkamra + alumínium hűtőborda)

2-1 : 67,1 fok 2-2 : 57,6 fok 2-3 : 56,2 fok

Kísérlet összefoglalója:

A chip felületi hőmérséklete a 2. kísérletben alacsonyabb volt, mint a kísérletben 1 13,3 fok. A gőzkamra javította a forgács hővezetését és csökkentette a hőellenállást.

10W azonnali hőellenállás

1. infravörös kísérlet eredménye (csak alumínium hűtőbordát használjon)

{0}}: 29,5 fok 1-2 :30,0 fok 1-3 : 30,1 fok

2. infravörös kísérlet eredménye (gőzkamra + alumínium hűtőborda)

2-1 : 31,5 fok 2-2 :32,2 fok 2-3 : 32,2 fok

Kísérlet összefoglalója:

A 2. kísérlet gőzkamrával lényegesen jobb, mint az 1. kísérlet a forgács hőmérsékletét tekintve, és 13-15oC hőmérséklet-változást tart fenn 1-10 perces munkavégzés esetén. Ez azt jelenti, hogy a gőzkamra használata csökkentheti a hőellenállást a chip és a hűtőborda között, és csökkentheti a csomópont hőmérsékletét ugyanazon bekapcsolt állapotban.

Kísérleti következtetés: a gőzkamra fokozza a forgács hővezetését és csökkenti a hőellenállást

Hogyan lehet gőzkamrát alkalmazni nagy teljesítményű LED-re?

A megoldás: Több LED chip közvetlenül le van zárva és a gőzkamrára szerelve

A nagy teljesítményű LED (50 W-os többchip közvetlenül a gőzkamrához forrasztva) és (50 W-os multichip közvetlenül a rézlapra forrasztva) összehasonlító kísérlete

(50 W-os multichip közvetlenül a gőzkamrához forrasztva)

(50 W-os multichip közvetlenül a rézlapra forrasztva)

Kísérleti adatok

(0~3 csatorna: chip hőmérséklet 4-5 csatorna: hűtőborda hőmérséklet)

A gőzkamra forgácshőmérséklete 30 fokkal alacsonyabb, mint a rézlemezé

A gőzkamra csökkentheti a LED hőmérsékletét. Ha ugyanazt a hűtőbordát használják a hő elvezetésére, körülbelül 30 fokos hőmérsékletkülönbség van.

A gőzkamra biztosíthatja, hogy a táblán lévő minden chip hőmérséklete azonos legyen. Ha a rézlemezt hőelvezetésre használják, akkor a középső chip hőmérséklete sokkal magasabb lesz, mint a környezőké, ami befolyásolja a chip élettartamát.

A LED chipek gőzkamrára történő közvetlen forrasztásának előnyei:

1. Csökkentse a chip csatlakozási hőmérsékletét, és hosszabbítsa meg a chip élettartamát

2. A chipet jobban összpontosíthatja, ami jobb a lámpa általános kialakításához

3. Lehetővé tegye a nagy teljesítményű, több chipes csomagolást

B megoldás: Nyomtassa ki a PCB-t a gőzkamrára, és szerelje fel a LED-et a gőzkamrára az SMT (Surface Mount Technology) segítségével.