4 نقاط فنية للتحكم بدرجة حرارة التشغيل LED عالية الطاقة

أصبح تطبيق معدات الإضاءة LED عالية الطاقة أوسع وأوسع ، كما أن السطوع المضيء لمصابيح LED عالية الطاقة يتناسب في الواقع مع تياره الحالي ، كما سيتغير التيار الأمامي لمصباح LED عالي الطاقة مع تغيرات درجة الحرارة. اليوم ، سوف آخذ الجميع للتعرف على سبب درجة حرارة عقدة LED وطريقة تبديد الحرارة بمصدر إضاءة أشباه الموصلات. في العقود الأخيرة من التطوير ، أصبحت كفاءة إضاءة LED أعلى وأعلى ، وأصبحت التكلفة أقل وأقل ، وأصبحت الألوان أكثر ثراءً وثراءً. هذا يجعل مصابيح LED عالية الطاقة مصدر تنظيف فعال وموفر للطاقة وصديق للبيئة وآمن في المستقبل القريب. ومع ذلك ، لا تزال مشكلة تبديد الحرارة لمصابيح LED عالية الطاقة تمثل عقبة تطوير رئيسية في تطبيقها في مجال الإضاءة. إنه سبب مهم لتقييد الجيل الجديد من مصادر الإضاءة. تظهر بيانات البحث أنه عندما تحتوي شريحة LED على ضوء مضيء عندما تكون درجة حرارة عقدة رقاقة LED 25 درجة مئوية ، فعندما ترتفع درجة حرارة العقدة إلى 60 درجة مئوية ، ستكون كمية الإضاءة 90٪ فقط ؛ عندما تصل درجة حرارة العقدة إلى 100 درجة مئوية ، تنخفض إلى 80٪. ؛ 140 C هو 70 ٪ فقط. يمكن ملاحظة أن تحسين درجة حرارة عقدة التحكم في تبديد الحرارة مهم جدًا لتحسين كفاءة الإضاءة. إذا لم يتم حل مشكلة تبديد الحرارة لمصابيح LED ذات الطاقة العالية ، فستزيد درجة حرارة عمل مصابيح LED وستزيد درجة حرارة العقدة ، مما يؤدي إلى إزاحة لون LED ، وينخفض ​​مؤشر تجسيد اللون ، وتزيد درجة حرارة اللون ، تنخفض كفاءة انبعاث الضوء ، وسيتم تقصير عمر الخدمة. يتناسب السطوع المضيء لمصباح LED عالي الطاقة مع تياره. إذا تم التحكم في التدفق البصري الناتج لمصباح LED عالي الطاقة ، فإنه يعادل التحكم في سطوعه المضيء. سوف يتغير التيار الإيجابي لمصابيح LED عالية الطاقة أيضًا مع درجة الحرارة. عندما تتجاوز درجة حرارة البيئة قيمة معينة (نسميها درجة حرارة الأمان) ، سينخفض ​​التيار الأمامي للـ LED فجأة. في هذا الوقت ، إذا استمر التيار في الزيادة ، فسيؤدي ذلك إلى تقليل عمر LED. لذلك ، في هذا الوقت ، يجب اتخاذ التدابير المقابلة. عندما يتم تغيير تيار إدخال مصباح الفقاعة ودرجة الحرارة المحيطة ، يمكن التحكم في التيار الموجب LED عالي الطاقة في الوقت المناسب. استخدم تقنية تعويض درجة الحرارة لضبط تيار الخرج ديناميكيًا وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة ، ومراقبة درجة حرارة LED في الوقت الفعلي ، بحيث يعمل مصباح LED عالي الطاقة في ظروف درجات الحرارة العالية على تقليل تياره تلقائيًا. 1. يتم استخدام الوضع الحالي لمنتجات الإضاءة LED عالية الطاقة "الركيزة المصنوعة من رقائق الألومنيوم - وضع الهيكل ثلاثي الطبقات للرادياتير" بواسطة معظم تركيبات الإضاءة LED ذات الطاقة الكبيرة في السوق الحالية ، أي شريحة التغليف الأولى على ركائز الألومنيوم لتشكيل وحدة مصدر ضوء LED ، ثم قم بتثبيت وحدة مصدر الضوء على الرادياتير بحيث يمكنك إنشاء وحدة إضاءة LED عالية الطاقة. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام الاستخدام المبكر لمصابيح LED لعرض الأضواء والمؤشرات كنظام إدارة حرارية لمصابيح LED عالية الطاقة. يقتصر وضع الإدارة الحرارية هذا على استخدام LED صغير الطاقة. إضاءة LED عالية الطاقة التي تم إعدادها بواسطة وضع الهيكل ثلاثي الطبقات ، لا يزال هناك العديد من الأماكن غير المعقولة من حيث هيكل النظام ، مثل درجة حرارة العقدة العالية ، وكفاءة تبديد الحرارة المنخفضة ، والمزيد من المقاومة الحرارية الملامسة بين الهياكل ، وانخفاض كفاءة تبديد الحرارة ، المزيد من المقاومة الحرارية للتلامس نتيجة لذلك ، لا يمكن تشتيت الحرارة المنبعثة من الرقاقة وتصديرها بشكل فعال ، مما يؤدي إلى تلاشي إضاءة LED ، وتأثير الإضاءة المنخفض ، والعمر القصير. نظرًا لقيود العديد من العوامل مثل الهيكل والتكلفة واستهلاك الطاقة ، يصعب اعتماد إضاءة LED عالية الطاقة آلية نشطة لتبديد الحرارة ، ويمكن أن تعتمد فقط آلية تبديد الحرارة السلبية ، ولكن تبديد الحرارة السلبي له قيود كبيرة ؛ ولا تزال كفاءة تحويل الطاقة الحالية لمصابيح LED فعالة. ليست عالية ، يمكن تحويل حوالي 70 ٪ من طاقة الإدخال إلى حرارة ، حتى إذا زاد تأثير الضوء بنسبة 40 ٪ ، يتم تحويل الطاقة إلى حرارة ، أي أنها كذلك يصعب زيادة درجة تبديد الحرارة دون مراعاة تبديد الحرارة. 2. تختلف خصائص مصادر إضاءة LED عن مصابيح الفلورسنت التقليدية والمصابيح المتوهجة ومصابيح الهالوجين. مصادر الإضاءة LED أشباه الموصلات مصنوعة من مادة شبه موصلة وتتكون من PN. تولد نقاط الوخز بالإلكترونيات الأرضية ضوءًا مرئيًا من خلال تونغ التوجيه الإيجابي PN المركب ، وقطع عكسي ، حيث تتوافق منطقة N مع القطب السالب ، وتتوافق منطقة P مع القطب الموجب. تتميز مصادر ضوء أشباه الموصلات LED بالكفاءة العالية في انبعاث الضوء ، ووقت الاستجابة القصير ، والحجم الصغير ، وتوفير الطاقة والمزايا الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتميز أيضًا بخصائص مصادر الإضاءة التقليدية: 2.1 له خصائص أجهزة أشباه الموصلات PN المماثلة: 1) التيار الموجب والجهد الأمامي هما معاملات درجة حرارة سالبة ، والتي يتم تقليلها مع زيادة درجة الحرارة ؛ 2) الجهد الإيجابي يجب أن يتجاوز عتبة معينة لتوليد التيار ؛ 3) عند الرجوع ، لن يعمل أي تيار. 2.2 هناك العديد من الجوانب لتقييد درجة حرارة عملها. التفاصيل هي كما يلي: 1) يقدم سطوع LED والتيار الموجب علاقة منحنى معينة. عندما تتجاوز درجة حرارة العقدة قيمة معينة ، يضعف السطوع مع انخفاض التيار إلى التيار ؛ 2) يجب أن تحد درجة حرارة العقدة إلى أقل من القيمة المقدرة 95 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية ؛ 3) إذا كان السطح يحتوي على عدسات بلاستيكية ، فسيتم تقييده بدرجة حرارة نقطة انصهار مادة العدسة. 3. مقدمة لدرجة حرارة عقدة LED 3.1 سبب حمى LED الناتجة عن حمى LED هو أن الطاقة المضافة لا تتحول كلها في شكل طاقة ضوئية ، وبعضها قد تم تحويله إلى طاقة حرارية. في الوقت الحالي ، تبلغ كفاءة إضاءة LED في السوق حوالي 100 LM / W. بمعنى آخر ، يتم إهدار حوالي 70٪ من الطاقة الكهربائية على شكل طاقة حرارية. بشكل عام ، هناك عاملان يؤديان إلى إنتاج درجة حرارة عقدة LED. محددة على النحو التالي: 1) كفاءة الكم الداخلية. عندما يتم الجمع بين الوخز بالإبر والمركب الإلكتروني ، لا يمكنهم جميعًا إنتاج فوتونات. وعادة ما يسمى هذا "التسرب الحالي" ، وهذا هو سبب انخفاض معدل التحميل المركب لمنطقة PN. الجهد للجهد المتسرب والتيار هو قوة التشتت لهذا الجزء ، أي التحول إلى طاقة حرارية ، لكن هذا الجزء ليس المكون الرئيسي ، لأن التكنولوجيا الحالية يمكن أن تجعل كفاءة الفوتون الداخلية للـ LED قريبة من 90 ٪. 2) حوالي 30٪ من كفاءة الكم الخارجية. أحد الأسباب الرئيسية هو أن الفوتونات التي تولدها الأحمال لا يمكن تحويلها إلى خارج الشريحة ولكن تحويلها إلى حرارة. على الرغم من أن المصابيح المتوهجة تبلغ حوالي 15LM / W ، إلا أنها في النهاية تشع طاقة كهربائية على شكل طاقة ضوئية. على الرغم من أن معظم الطاقة الإشعاعية هي الأشعة تحت الحمراء وتأثير الضوء منخفض جدًا ، إلا أن هذا مستثنى من مشكلة تبديد الحرارة. أصبحت مشكلة تبديد الحرارة لمصابيح LED تدريجياً محور اهتمام الناس. هذا لأن عمر LED أو تسوس الضوء مرتبط بشكل مباشر بدرجة حرارة عقدة. إذا لم يتم التعامل مع مشكلة تبديد الحرارة بشكل جيد. 3.2 طرق لتقليل درجة حرارة عقدة LED التحكم في طاقة الإدخال المقدرة ؛ تصميم الهيكل الثانوي لتبديد الحرارة ؛ تقليل مقاومة الحرارة بين الهيكل الثانوي لتبديد الحرارة وواجهة تركيب LED إلى الحد الأدنى ؛ تقليل درجة حرارة البيئة المحيطة ؛ تقليل المقاومة الحرارية LED نفسها. 4. طريقة تبديد الحرارة لمصدر إضاءة أشباه الموصلات LED بشكل عام ، يمكن تقسيم المبرد إلى تبديد حراري سلبي وتبديد حرارة نشط وفقًا لطريقة إزالة الحرارة. يشير تبديد الحرارة السلبي ما يسمى إلى الحرارة الناتجة عن مصدر الحرارة LED مصدر الضوء إلى الهواء من خلال المشتت الحراري. يتناسب تأثير تبديد الحرارة مع حجم قرص تبديد الحرارة ، ولكن تأثير تبديد الحرارة هذا غير مرضٍ نسبيًا. في الجهاز ، أو لتبديد الحرارة للطاقة المنخفضة والحرارة المنخفضة ، تأخذ الغالبية العظمى من الأجهزة تبديدًا نشطًا للحرارة ، وتبديد الحرارة النشط هو أخذ الحرارة من المشتت الحراري من خلال بعض المعدات. تعد الكفاءة العالية في تبديد الحرارة هي السمة الرئيسية لتبديد الحرارة النشط ولها حجم صغير نسبيًا. طريقة أخرى هي صنع مكونات LED من خلال اعتماد القطب "العمودي". نظرًا لوجود أقطاب كهربائية معدنية في الأطراف العلوية والسفلية لمكونات LED ، يمكن أن يساعد ذلك بشكل أكبر في مشكلة تبديد الحرارة. على سبيل المثال ، يتم استخدام ركيزة GAN كمادة. نظرًا لأن ركيزة GAN هي مادة موصلة ، يمكن توصيل القطب الكهربائي مباشرة أسفل الركيزة للحصول على مزايا التشتت السريع والضوء ، ولكن نظرًا لتكلفة المواد العالية ، فإن هذا النهج سيكون أيضًا أغلى بكثير من تكلفة التقليدية ركائز الياقوت ، مما سيزيد من تكلفة إنتاج المكونات.