Příčiny a řešení zahřívání LED svítidel

Příčiny a řešení zahříváníLed světla
Důvod, proč se LED zahřívá, je ten, že přidaná elektrická energie se nepřeměňuje celá na světelnou energii, ale její část se přeměňuje na tepelnou energii. Světelná účinnost LED je v současné době pouze 100 lm/W a účinnost jeho elektrooptické konverze je pouze asi 20~30%. To znamená, že asi 70 % elektrické energie se přemění na tepelnou energii.
Konkrétně je generování teploty přechodu LED způsobeno dvěma faktory:
1. Vnitřní kvantová účinnost není vysoká, to znamená, že při rekombinaci elektronů a děr nelze 100% generovat fotony, což se obvykle označuje jako „proudový únik“, což snižuje rychlost rekombinace nosičů v oblasti PN. Unikající proud vynásobený napětím je výkon této části, který se přeměňuje na tepelnou energii, ale tato část nezohledňuje hlavní složku, protože vnitřní účinnost fotonů se nyní blíží 90 %.
2. Fotony generované uvnitř nemohou být všechny emitovány na vnější stranu čipu a nakonec přeměněny na teplo. Tato část je hlavní částí, protože současná tzv. externí kvantová účinnost je jen asi 30 % a většina se přeměňuje na teplo.
Přestože je světelná účinnost žárovky velmi nízká, pouze asi 15 lm/W, přemění téměř veškerou elektrickou energii na světelnou energii a vyzáří ji. Protože většina vyzařované energie je infračervená, je světelná účinnost velmi nízká, ale odstraňuje problém s chlazením.
Řešení odvodu tepla pro LED svítidla
Řešení odvodu tepla LED vychází hlavně ze dvou aspektů. Před a po zabalení to lze chápat jako odvod tepla LED čipu a odvod tepla LED lampy. Protože každá LED bude vyrobena v lampu, jádro LED
Teplo generované čipem je vždy odváděno do vzduchu přes pouzdro svítidla. Pokud není odvod tepla dobrý, protože tepelná kapacita LED čipu je velmi malá, malá akumulace tepla rychle zvýší teplotu přechodu čipu. Pokud dlouhodobě pracuje při vysoké teplotě, jeho životnost se rychle zkrátí. Existuje však mnoho způsobů, jak lze toto teplo skutečně odvést z čipu do venkovního vzduchu. Konkrétně teplo generované LED čipem vychází z jeho kovového chladiče, nejprve prochází pájkou na PCB hliníkového substrátu a poté prochází teplovodivou pastou do hliníkového chladiče. Proto je rozptyl teplaLED lampyve skutečnosti zahrnuje dvě části: vedení tepla a odvod tepla.
Odvod tepla pouzdra LED lampy však bude mít také různé možnosti v závislosti na velikosti výkonu a místě použití. Existují především tyto způsoby chlazení:
1. Hliníková žebra pro odvod tepla: Toto je nejběžnější způsob odvodu tepla, který používá hliníková žebra pro odvod tepla jako součást krytu pro zvětšení plochy pro odvod tepla.
2. Tepelně vodivá plastová skořepina: Naplňte tepelně vodivý materiál během vstřikování plastové skořepiny, aby se zvýšila tepelná vodivost a schopnost odvádět teplo plastové skořepiny.
3. Hydrodynamika vzduchu: Použití tvaru pouzdra lampy k vytvoření konvekčního vzduchu, což je nejlevnější způsob, jak zlepšit odvod tepla.
4. Ventilátor, vysoce účinný ventilátor s dlouhou životností se používá uvnitř pouzdra lampy pro zlepšení odvodu tepla s nízkou cenou a dobrým účinkem. Je však obtížnější vyměnit ventilátor a není vhodný pro venkovní použití. Tento design je poměrně vzácný.
5. Tepelná trubice využívající technologii tepelných trubic k vedení tepla z čipu LED do žeber pro odvod tepla pláště. Je to běžný design u velkých lamp, jako jsou pouliční lampy.
6. Povrchová úprava rozptylu tepla zářením, povrch skříně lampy je ošetřen úpravou rozptylu tepla zářením, která může odvádět teplo z povrchu skříně lampy sáláním.
Obecně lze říci, že světelná účinnost LED je v současnosti stále relativně nízká, což způsobuje zvýšení teploty přechodu a snížení životnosti. Aby se snížila teplota přechodu pro zvýšení životnosti, je nutné věnovat velkou pozornost problému rozptylu tepla.