一, Технически принципи и предизвикателства пред термичното управление на лошото разсейване на топлина
The heat dissipation system of LED linear lamps usually consists of LED chips, substrates, thermal conductive materials, heat sinks, and shells. The heat transfer path is: LED chips → thermal conductive substrates → heat sinks → air. The core problem of poor heat dissipation lies in the high thermal resistance, which leads to the chip junction temperature (Tj) exceeding the Праг на дизайн (обикновено по -малък или равен на 120 градуса) .
Анализ на източниците на термична устойчивост
Интерфейсна термична устойчивост: Контактната термична устойчивост между чипа и субстрата, както и между субстрата и радиатора (която представлява приблизително 30% от цялостната термична устойчивост), се влияе от фактори като равномерността на повърхността, налягането и дебелината на термичната паста.
Material thermal resistance: The thermal conductivity of aluminum substrate (1-3W/m · K) is much lower than that of copper (400W/m · K), and high-power LED linear lamps require copper or ceramic substrates.
Термично съпротивление на конвекция: Естествената конвекция има ниска ефективност на разсейване на топлина и е необходимо да се увеличи площта на перките на разсейването на топлина или конвекцията на силата (вентилатор), за да се подобри капацитетът на разсейване на топлината .
Количествена връзка между температурата и производителността на съединението
Според модела Arrhenius, животът на LED е експоненциално свързан с температурата на съединението:
L₂ = L₁ × 2^(ΔT/10)
(L ₁ е първоначалният живот, Δ t е промяната в температурата на съединението)
Например, ако температурата на съединението се повиши от 85 градуса до 115 градуса, продължителността на живота ще бъде съкратена до 1/8 от оригиналния .
2, Пет основни проблеми, причинени от лошо разсейване на топлина
1. ускорение на светлинно разпадане и изместване на цветовата температура
Light attenuation mechanism: High temperature leads to a decrease in the efficiency of the fluorescent powder and the quantum efficiency of the chip. The annual attenuation rate of light flux can reach 15% -30% (normal design should be<=3%).
Промяна на цветовата температура: С увеличаването на температурата на съединението компонентът със синята светлина се увеличава и цветовата температура може да се повиши от 4000k до над 5000k, влияещо на комфорта на осветлението .
Случай: Поради лошото разсейване на топлина, светещият поток на линейна LED светлина в определен търговски център намалява до 65% от първоначалната му стойност след една година употреба, а цветовата температура се измества с 800K, което води до 40% увеличение на процента на оплакване на клиента .
2. съкратен живот и увеличени разходи за поддръжка
Неуспех на чипа: Високата температура причинява счупване на златна тел и отряд на спойка, което води до отворени или късо съединение .
Неизправност на кондензатора: Продължителността на живота на електролитичния кондензатор в водача е съкратена до по -малко от 1000 часа при високи температури (нормалният дизайн трябва да бъде 5000-10000 часа) .
Сравнение на разходите: Годишните разходи за подмяна, причинени от лошо разсейване на топлина, е 3-5 пъти, когато на висококачествените разтвори за разсейване на топлината .
3. Рискове за безопасност и опасности от пожар
Стареене на материала: Високата температура ускорява стареенето на материали като PC капаци и силиконови уплътнения, което води до намаляване на светлинното предаване и повреда на водоустойчивата производителност .
Термично бягство: Ако температурата на кръстовището надвишава 150 градуса, това може да причини изгаряне на чипс или дори огън . Фабричен склад се запали поради прегряване на LED линейни светлини, което води до директни икономически загуби над 2 милиона юана .
4. Повишена трептене и електромагнитна намеса (EMI)
Прегряване на задвижването: Високата температура причинява отклонение на параметрите на компонентите в задвижването, което води до увеличени колебания на изходния ток и задейства трептене .
EMI влошаване: Неразумният дизайн на радиатора може да доведе до антенни ефекти и радиация, надвишаващи стандарта, засягащ околните електронни устройства .
5. нестабилна ефективност и намалена енергийна ефективност
Термичен дрейф: Увеличаването на температурата на съединението води до намаляване на напрежението напред (VF), а драйверът трябва динамично да регулира тока, за да поддържа яркостта, увеличаване на сложността на системата .
Намаляване на енергийната ефективност: Квантовата ефективност на LED намалява при високи температури, а действителната светеща ефективност може да намалее от 120lm/w до под 90lm/w .
3, индустриални случаи и анализ на неуспех
Случай 1: Партидна повреда на LED линейни светлини в тунел на метрото
Феномен на повреда: След 6 месеца монтаж 30% от лампите показват, че се разпада на светлина над 50% и тежък трептене .
Резултати от теста:
Измерената температура на съединението достига 135 градуса (дизайнерска стойност по -малка или равна на 95 градуса);
Дебелината на термично проводима силиконова мазнина между радиатора и субстрата надвишава 0,3 мм (стандартът трябва да бъде по -малък или равен на 0,1 мм);
Разстоянието между перките на радиатора на алуминиевия профил е твърде малко, което пречи на естествената конвекция .
Решение: Използвайте 0 . 1 мм термично проводима силиконова мазнина, оптимизирайте оформлението на перките на радиатора, намалете температурата на съединението до 88 градуса и намалете степента на отказ до под 1%.
Случай 2: Оплакване за отклонение на цветовата температура на LED линейни светлини в хотел от висок клас
Феномен на повреда: След 1 година на употреба цветовата температура се повиши от 3000k на 4500K, а клиентът поиска пълна подмяна .
Основна причина:
Драйверът не приема постоянен дизайн на източника на ток и токът се увеличава с повишаването на температурата на съединението;
Температурното устойчивост на формулата на флуоресцентния прах е недостатъчно, а ефективността на възбуждане намалява при високи температури .
Мерки за подобряване: Надстройте водача до двоен
4, решения за оптимизиране на разсейване на топлина и технологични тенденции
1. Оптимизация на дизайна на охлаждащата система
Надстройка на материала: Сменете традиционните алуминиеви субстрати с алуминиеви нитридни (ALN) субстрати (топлинна проводимост 170W/m · k) .
Структурна иновация:
Микроканална технология за разсейване на топлината: Микромащабните канали се образуват вътре в радиатора чрез лазерно гравиране, за да се подобри ефективността на конвекцията;
Промяна на фазата на разсейването на топлината (PCM): Напълнете радиатора с PCM, като парафинов восък, и използвайте латентната топлина на фазовата промяна, за да абсорбирате мигновена топлина .
Случай: Определена марка LED линейна лампа приема микроканално разсейване на топлина, което намалява обема на радиатора с 30% и понижава температурата на съединението с 15 градуса .
2. Интелигентен контрол на температурата и активно разсейване на топлина
Мониторинг на термодвоите: Интегрирайте термодвойките в близост до чипа, за да предоставите обратна връзка в реално време за температурата на съединението на драйвера .
Регулиране на скоростта на вентилатора: Когато температурата на съединението надвиши прага, вентилаторът автоматично ще започне да подобрява ефективността на разсейване на топлината .
Сравнение на енергийната ефективност: Интелигентното решение за контрол на температурата може да изключи вентилатора на лампата при ниски натоварвания, спестявайки 20% -30% енергия .
3. симулационна технология и стандартизиран дизайн
Софтуер за термична симулация: Използвайте инструменти като ANSYS ICEPAK, за да симулирате топлопредаването и оптимизиране на размера и оформлението на радиатора .
Индустриални стандарти: Придържайте се към LM-80 (тест за затихване на светлината), TM-21 (оценка на жизнения цикъл), IEC 62717 (изисквания за производителност) и други спецификации, за да се уверите, че проектът за разсейване на топлина може да бъде количествено проверен..
4. Проучване на нововъзникващите технологии за разсейване на топлината
Филм за разсейване на топлината на графена: Термична проводимост от 5300W/M · K, дебелината може да бъде контролирана в рамките на 0 . 03 мм.
Течно охлаждащо топлинно разсейване: Въвеждане на система за течно охлаждане на микроканал в ултрависоко-високо LED линейни лампи, температурата на съединението може да се контролира под 65 градуса .
5, Превантивни мерки и Ръководство за потребителя
Предложения за покупка
Приоритизирайте избора на продукти, които са преминали UL и CE сертифициране, и прегледайте данните за температурата на съединението в отчета LM -80 .
Избягвайте да избирате евтини LED линейни светлини без радиаторни минки или с пластмасови корпуси .
Спецификации за инсталиране
Осигурете добра вентилация в инсталационното пространство на осветителните тела, като избягвате близък контакт с тавана или блокиране на дупките за разсейване на топлината .
Високотемпературните среди (като кухни и бойлери) изискват използването на осветителни тела с ниво на защита на IP65 и принудителна конвекционна топлина разсейване .
Точки за поддръжка
Почистете повърхностния прах на радиатора на всеки шест месеца, за да избегнете натрупването на прах и да увеличите топлинното съпротивление .
Редовно проверявайте температурата на повърхността на осветителното тяло с помощта на инфрачервен термометър и ако той надвишава 65 градуса, незабавно проучете .
