Poređenje pet vrsta hladnjaka za LED rasvjetna tijela

Najveći tehnički izazov sa kojim se trenutno suočavaju LED rasvjetna tijela je pitanje odvođenja topline. Slabo odvođenje topline dovodi do toga da napajanje LED drajvera i elektrolitički kondenzatori postaju usko grlo u daljem razvoju LED rasvjetnih tijela, kao i uzrok preranog starenja LED izvora svjetlosti.

 

Trenutno, kada je LED izvor svjetlosti uključen, oko 30% električne energije se pretvara u svjetlosnu energiju, dok se ostatak pretvara u toplinsku energiju. Stoga je brzo odvođenje ove velike količine topline ključni tehnički aspekt strukturalnog dizajna LED svjetala. Toplotna energija treba da se rasprši kroz provodljivost toplote, toplotnu konvekciju i toplotno zračenje. Samo brzim rasipanjem toplote može se efikasno smanjiti temperatura šupljine unutar LED uređaja, štiteći napajanje od rada u stalnom visokotemperaturnom okruženju i sprečavajući prerano starenje LED izvora svetlosti usled dugotrajnog rada na visokim temperaturama.

 

Pratimo ZP HEAT SINK da istražimo puteve odvođenja topline kod LED rasvjetnih tijela:

Budući da LED izvori svjetlosti nemaju infracrvene ili ultraljubičaste zrake, nemaju mogućnost odvajanja topline zračenja. Stoga se put raspršivanja topline LED rasvjetnih tijela može oslanjati samo na hladnjake koji su usko kombinovani sa pločom LED lampe za odvođenje topline. Hladnjaci moraju imati funkcije provođenja toplote, toplotne konvekcije i toplotnog zračenja.

 

Svaki hladnjak, pored brzog odvođenja topline od izvora topline do površine hladnjaka, prvenstveno se oslanja na konvekciju i zračenje kako bi raspršio toplinu u zrak. Provođenje toplote se odnosi samo na put prijenosa, dok je konvekcija topline glavna funkcija hladnjaka. Učinak odvođenja topline uglavnom je određen površinom odvođenja topline, oblikom i sposobnošću prirodne konvekcije. Toplotno zračenje igra samo dodatnu ulogu.

 

Uobičajene metode odvođenja toplote uključuju hladnjake od livenog aluminijuma, hladnjake od ekstrudiranog aluminijuma, žigosane aluminijumske hladnjake, aluminijsko-plastične kompozitne hladnjake i plastične hladnjake visoke toplotne provodljivosti.

 

Rashladni element od livenog aluminijuma
Troškovi proizvodnje se mogu kontrolisati, ali rashladna rebra se ne mogu učiniti tankim, što otežava maksimiziranje površine rasipanje toplote. Uobičajeni materijali za livenje pod pritiskom za hladnjake LED lampe su ADC10 i ADC12.

 

Ekstrudirani aluminijumski hladnjak
Tečni aluminij se ekstrudira u oblik kroz fiksni kalup, a zatim se šipka strojnom obradom izrezuje u potreban oblik hladnjaka, što dovodi do većih troškova naknadne obrade. Rashladna rebra se mogu napraviti vrlo tanka i brojna, što uvelike proširuje područje odvođenja topline. Rashladna rebra automatski stvaraju konvekciju zraka kako bi raspršila toplinu pri radu, što rezultira boljim odvođenjem topline. Uobičajeni materijali su AL6061 i AL6063.

 

 

Štampani aluminijumski hladnjak
Koristeći prešu za bušenje i kalup, ploče od čelika ili legure aluminijuma se štancaju i izvlače kako bi formirale hladnjake u obliku čaše. Unutrašnje i vanjske periferije utisnutih hladnjaka su glatke, ali je područje disipacije topline ograničeno zbog nedostatka rebara. Uobičajeni materijali od legure aluminijuma su 5052, 6061 i 6063. Štampani delovi su lagani i imaju visoku iskorišćenost materijala, što ovo čini rešenjem niske cene.

 

 

Toplotna provodljivost hladnjaka od aluminijske legure je relativno idealna, što ih čini pogodnim za izolovana prekidačka napajanja konstantne struje. Za neizolovana prekidačka napajanja konstantne struje, strukturni dizajn lampe mora osigurati izolaciju AC i DC, visokog i niskog napona napajanja kako bi prošao CE ili UL certifikat.

 

Aluminijsko-plastični kompozitni hladnjak
Ovo je hladnjak s termoplastičnim omotačem i aluminijskim jezgrom. Termoplastična i aluminijumska jezgra hladnjaka se oblikuju u jednom koraku na mašini za brizganje, pri čemu je aluminijumsko jezgro hladnjaka prethodno obrađeno kao ugrađeni deo. Toplina iz kuglica LED lampe se brzo prenosi na termalnu plastiku kroz aluminijumsko jezgro hladnjaka. Termoplastika stvara konvekciju zraka sa svojim višestrukim krilima kako bi raspršila toplinu i zrači dio topline sa svoje površine.

 

 

Gustoća termičke plastike u poređenju sa livenim aluminijumom i keramikom
Gustoća termičke plastike je 40% manja od gustoće lijevanog aluminija i keramike. Za hladnjake istog oblika, težina aluminijsko-plastičnog kompozitnog hladnjaka može se smanjiti za skoro jednu trećinu. U poređenju sa potpuno aluminijumskim hladnjakom, cena obrade je niža, ciklus obrade je kraći, a temperatura obrade niža. Gotov proizvod nije lako lomiti. Kupci mogu koristiti vlastite strojeve za brizganje za proizvodnju rasvjetnih tijela različitog dizajna. Aluminijsko-plastični kompozitni hladnjaci imaju dobra izolacijska svojstva i lako prolaze sigurnosne standarde.

 

 

Plastični hladnjak visoke toplinske provodljivosti
Plastični hladnjak visoke toplotne provodljivosti je potpuno plastični hladnjak sa koeficijentom toplotne provodljivosti desetine puta većim od obične plastike, koji dostiže 2-9 W/m·K. Ima odličnu provodljivost toplote i sposobnost toplotnog zračenja. To je novi tip izolacijskog materijala za rasipanje topline koji se može primijeniti na različite žarulje snage, koji se široko koristi u LED lampama u rasponu od 1W do 200W.

Plastika visoke toplotne provodljivosti ima otporni napon do 6000V AC, pogodna za upotrebu sa neizolovanim prekidačkim izvorima napajanja konstantne struje i HVLED visokonaponskim linearnim izvorima napajanja konstantne struje. Ovo olakšava takvim LED rasvjetnim tijelima da prođu rigorozne sigurnosne testove kao što su CE, TUV i UL. HVLED radi pod visokim naponom (VF=35-280VDC) i niskom strujom (IF=20-60mA), što smanjuje toplinu koju proizvodi HVLED lampa. Plastični hladnjaci visoke toplotne provodljivosti mogu se proizvesti korišćenjem tradicionalnih mašina za brizganje i ekstruziju.

 

Unutar plastičnog hladnjaka visoke toplotne provodljivosti, ioni metala nano veličine su gusto raspoređeni među PLA molekulima, koji se mogu brzo kretati na visokim temperaturama, povećavajući energiju toplotnog zračenja. Njegova aktivnost je superiornija u odnosu na hladionike od metalnog materijala. Plastični hladnjaci visoke toplotne provodljivosti otporni su na visoke temperature, ne pucaju i ne deformišu se nakon pet sati na 150 stepeni. Kada se koriste sa visokonaponskim linearnim IC šemama sa konstantnom strujom, ne zahtijevaju elektrolitske kondenzatore i velike induktore, značajno produžavajući vijek trajanja cijele LED lampe. Neizolovane šeme napajanja nude visoku efikasnost i niske troškove, što ih čini posebno pogodnim za primenu u fluorescentnim cevima i industrijskim i rudarskim lampama velike snage.

 

Plastični hladnjaci visoke toplotne provodljivosti mogu biti dizajnirani sa mnogo finih rashladnih rebara. Rashladna rebra se mogu napraviti vrlo tanka i brojna, što uvelike proširuje područje odvođenja topline. Rashladna rebra automatski stvaraju konvekciju zraka kako bi raspršila toplinu pri radu, što rezultira dobrim odvođenjem topline. Toplota iz perli LED lampe se direktno prenosi na rashladna rebra kroz plastiku visoke toplotne provodljivosti i brzo se raspršuje kroz konvekciju vazduha i površinsko zračenje.

 

Gustoća plastičnih hladnjaka visoke toplinske provodljivosti je lakša od aluminija. Gustoća aluminijuma je 2700 kg/m³, dok je gustina plastike 1420 kg/m³, otprilike upola manje od aluminijuma. Stoga, za hladnjake istog oblika, težina plastičnih hladnjaka je samo upola manja od težine aluminija. Štaviše, obrada je jednostavna, sa ciklusom oblikovanja skraćenim za 20-50%, što također smanjuje troškove.

 

Gore navedeno dijeli i tehnički tim ZP HEAT SINK. Molimo nastavite da pratite ZP HEAT SINK za još uzbudljiviji sadržaj.