Introduzione
In un certo senso, le luci a LED sono convenienti perché non emettono calore sotto forma di radiazioni infrarosse. Pertanto possono trovarsi in aree in cui la radiazione infrarossa causerà danni.
Ma un aspetto di cui tenere conto è che i LED producono calore più interno e questo calore indesiderato deve essere contrastato. Ciò determina il dissipatore di calore del LED.
I dissipatori di calore per LED sono praticamente indispensabili per l'industria manifatturiera delle luci a LED, in quanto contribuiscono a contenere il calore generato dalle apparecchiature.
In questo articolo forniamo una conoscenza approfondita delle luci LED e dei loro dissipatori di calore, di come vengono prodotte e di come ottenerne il meglio per la massima soddisfazione.
Leggi tutto sui dissipatori di calore LED.
Cos'è un Dissipatore di calore a LED?
L'apparecchiatura responsabile dell'assorbimento del calore interno generato da una luce LED e della dispersione del calore assorbito nell'atmosfera è un dissipatore di calore LED.
Il dissipatore di calore a LED si concentra sul raffreddamento o sul mantenimento della temperatura di una luce a LED, che è un criterio essenziale per il funzionamento e la durata di vita di una luce a LED. Ciò, a sua volta, rende i dissipatori di calore LED molto importanti.
Esistono diverse fasi di produzione del dissipatore di calore LED con altri materiali (discusso in dettaglio di seguito).
Perché le luci a LED necessitano di un dissipatore di calore?
L'inefficienza dei semiconduttori nella luce LED per la generazione di energia fa sì che circa il 70-95% della potenza assorbita venga dispersa in calore. Con tutta questa inevitabile generazione di calore, è fondamentale ridurlo o evacuarlo per ridurre la temperatura interna della luce LED.
Come accennato in precedenza, una temperatura costantemente elevata nel LED può causare danni a causa dell'aumento della temperatura interna. Se la temperatura di giunzione aumenta, la luminosità della lampadina diminuisce e la sua durata si accorcia. Quando un LED è surriscaldato, potrebbe non guastarsi una volta, ma la luminanza viene ridotta. Anche se a volte potrebbe smettere di funzionare una volta.
Tutti questi scenari hanno portato all'introduzione del dissipatore di calore LED e alla sua notevole importanza. Il calore generato dal LED deve essere convogliato all'esterno e raffreddato, e un buon dissipatore per LED lo fa egregiamente in tre metodi diversi
● Radiazioni
● Conduzione, e
● Convezione.
Come è fatto?
I metodi più utilizzati per realizzare dissipatori di calore per luci LED sono le procedure di forgiatura, pressofusione, stampaggio ed estrusione dei metalli. Vengono utilizzati molti altri sistemi. Sono spiegati in dettaglio di seguito:
Die Cast
Nella produzione di dissipatori di calore per LED tramite pressofusione, un materiale fuso (alluminio) viene versato in uno stampo metallico e mantenuto in posizione mediante pressione idraulica. A seconda della forma e delle dimensioni dello stampo (che possono variare notevolmente), si ottengono diversi dissipatori di calore per LED adatti a varie applicazioni. Il risultato di questo metodo è una superficie ruvida e texturizzata.
Il metodo ideale per la produzione di massa in quanto economico ed efficiente.
Forgiatura
Questo processo prevede la compressione di un metallo in uno stampo specifico fino a quando non possiede la forma dello stampo. A volte viene definita forgiatura a freddo perché viene effettuata a temperatura ambiente.
Questo metodo crea un dissipatore di calore con una capacità di conduzione termica molto elevata, fino all'80% migliore rispetto al metodo pressofuso. Altri vantaggi del suo dissipatore di calore sono la qualità della superficie e l'importanza della resistenza meccanica.
Estrusione
Il metodo di estrusione prevede di spingere un materiale di alluminio in un foro per dargli la forma desiderata. Dissipatori di calore per LED di diverse dimensioni si ottengono tagliando la parte sagomata nella misura richiesta.
Con questo metodo si ottiene un migliore raffreddamento. Più del metodo della Forgiatura. La sua conduttività termica è sublime poiché dopo la produzione sulla superficie del pezzo non si formano pori che potrebbero alterarlo.
lavorazione a macchina
Questo metodo è di scarsa utilità nella realizzazione dei lavelli LED a causa del consumo inefficace dei materiali associati alla tecnica. Implica l'uso di una sega circolare per tagliare un blocco di metallo.
Il processo di produzione ha una bassa resistenza al calore, il che fa sì che la parte sia altamente conducibile termicamente. Inoltre, i piccoli lotti hanno tempi di consegna brevi.
stampigliatura
Nello stampaggio, il metallo da utilizzare viene inserito in uno stampo e lavorato in diverse dimensioni, forme e geometrie utilizzando altre tecniche di lavorazione dei metalli come pressatura, tranciatura, goffratura, flangiatura, punzonatura o piegatura.
È conveniente e ideale per la produzione su larga scala di tirature a grandezza naturale. La tipica procedura per l'inserimento delle alette e la realizzazione delle alette a picchetto.
Spogliarello
Questo metodo prevede il taglio o la scorzatura continua di un materiale (o di un nastro). Il materiale viene solitamente posizionato su un rotatore ad anello solido.
La forma e lo spessore della striscia vengono controllati applicando una forza di trazione al chip o al nastro emergente.
Bonding
Per produrre dissipatori di calore per LED con il metodo di incollaggio, si utilizza un agente legante come la saldatura per creare dissipatori di calore scanalati da un insieme di alette ad alta densità. Le alette hanno una forma lamellare e un'elevata densità per aumentare la velocità di conduzione del calore.
I metodi di incollaggio possono essere eseguiti con un'ampia gamma di materiali. Per realizzare le basi della scanalatura è possibile utilizzare la pressofusione, la lavorazione meccanica o l'estrusione. Per le alette della piastra è possibile utilizzare lo stampaggio o l'estrusione.
Quale materiale può essere utilizzato per il dissipatore di calore a LED?
Due materiali vengono utilizzati principalmente per i processi di produzione del dissipatore di calore: rame e alluminio.
Sebbene lo scopo principale del dissipatore di calore sia la conduzione del calore e il rame abbia una velocità di conduzione termica molto elevata, l'alluminio è la scelta preferita. Questo perché, anche se il tasso di conduzione termica dell'alluminio è inferiore, è moderato. Inoltre, l'alluminio ha un'elevata resistenza alla corrosione, è ideale per la produzione di grandi volumi con metodi standard ed è conveniente.
Inoltre, la produzione che utilizza l'alluminio può essere combinata con altri materiali per facilitare l'efficacia del dissipatore di calore delle luci LED. Potrebbe essere aggiunto materiale di rame per stimolare la velocità di conduzione e resistenza del dissipatore di calore. È possibile aggiungere magnesio per aumentare la resistenza alla trazione, mentre è possibile aggiungere anche silicone per aumentare la fluidità durante la produzione.
L'acciaio inossidabile viene talvolta utilizzato per le sue caratteristiche di resistenza alla corrosione e finitura estetica. Ma sono meno conduttivi termicamente rispetto al rame o all'alluminio.
Anche la ceramica è un materiale utilizzato. Insieme alla loro moderata conduzione termica, sono implementati perché sono più economici e hanno costanti dielettriche. Tuttavia, la ceramica tende a rompersi più rapidamente poiché è fragile.
MCPCB: come aiuta il dissipatore di calore a LED?
Il circuito stampato Metal core, noto anche come MCPCB o PCB Metal core, viene utilizzato principalmente nel circuito per allontanare o dissipare il calore generato dai componenti.
Di solito, i LED sono montati su PCB che producono molto calore che può causare danni. Pertanto, il PCB con nucleo metallico è implementato per limitare questo problema.
Gli MCPCB possiedono un materiale in alluminio alla base. Il metallo aiuta a spostare il calore generato dalla scheda nel circuito verso i componenti meno vulnerabili, in questo caso un dissipatore di calore per raffreddarlo. Gli MCPCB sono molto utili per gestire il calore nel circuito.
I PCB Metal core sono essenziali, soprattutto in dispositivi con una notevole generazione di calore, in quanto facilitano l'operazione di raffreddamento perché le ventole installate sono inadeguate per un raffreddamento sufficiente. Il nucleo in metallo può condurre efficacemente il calore (essendo un metallo) in una sezione fredda.
Le parti dei PCB con nucleo metallico sono lo strato dielettrico, lo strato del circuito, lo strato del nucleo metallico, lo strato di rame e la maschera di saldatura.
Calcolatore del dissipatore di calore a LED
La formula standard per il calcolo del dissipatore di calore è riportata di seguito.
θs = (Tj-Ta) — θjc — θb
Pd
θs = Resistenza termica del dissipatore di calore
θjc = resistenza termica tra involucro del LED e dissipatore (resistenza termica del modulo LED COB).
Tj = temperatura massima di giunzione.
Ta = temperatura dell'aria ambiente attorno al dissipatore di calore del LED.
Pd = potenza distribuita dal modulo LED.
La formula o il calcolo sopra riportato ti forniranno un valore che ti consentirà di decidere il dissipatore di calore corretto.
Alloggiamento del dissipatore di calore LED
L'alloggiamento appropriato per il dissipatore di calore delle luci a LED fornisce un canale per assemblare i vari componenti. È disponibile in diverse forme e dimensioni a seconda del LED per adattarsi al meglio. È presente un'apertura nella base per il passaggio dei cavi elettrici e delle filettature.
Come si monta un dissipatore di calore LED?
Per montare il dissipatore di calore di una luce a LED, in primo luogo, è necessario raschiare i cuscinetti del dissipatore di calore per montare correttamente il LED. Viene utilizzato un calibro di saldatura per l'assottigliamento.
I contatti e le piazzole sono opportunamente allineati e saldati singolarmente. Per garantire l'efficacia della connessione viene utilizzato un multimetro.
Conclusione
Alcune luci a LED sono appositamente progettate per emettere radiazioni infrarosse. Ma la maggior parte non lo sono e generano molto calore.
È importante notare che per aumentare la longevità delle luci a LED, è necessario prima gestire la quantità di corrente che fluisce al LED. Se si immette più corrente della capacità media che può assorbire, si guasterà immediatamente. La mancata applicazione di un dissipatore di calore o di un dissipatore di calore adeguato ne ridurrà la luminosità e la durata. Tutti lavorano fianco a fianco.
Se desiderate ottimizzare l'efficacia delle vostre luci a LED, è fondamentale utilizzare un dissipatore di calore adeguato. Noi di Kenfatech siamo un'azienda produttrice che da oltre vent'anni serve il mercato internazionale in tutto il mondo.
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