¿Cómo resolver el problema de disipación de calor de los LED UV?

Cuando se enciende la fuente de luz LED, el área de conexión P-N dentro del chip comienza a funcionar, generando y acumulando calor. Siempre que el estado alcanza una condición estable, la temperatura se denomina temperatura de unión.

Además, debido a que el chip ha sido encapsulado, el calor del semiconductor no puede verificarse directamente durante el procedimiento de medición. Como resultado, el calor del pin conductor se usa comúnmente para inferir indirectamente la diferencia de temperatura de la fuente de luz. Cuanto menor sea la temperatura de unión de la fuente de luz, mejor será su disipación de calor.

Por lo general, el material elegido para el semiconductor de la fuente de luz y la forma del empaque que toma tienen un impacto directo en la disipación de calor de la fuente de luz LED.

Los materiales utilizados para la fuente de luz LED obtienen una cierta resistencia eléctrica hacia el interior y el exterior. La magnitud de estos valores de resistividad refleja hasta cierto punto la capacidad de disipación de calor de la fuente de luz.

El problema de la disipación de calor

La disipación de calor es un tipo de disipación de energía (transferencia de energía). El término "disipación de energía" se refiere a la energía desperdiciada debido a diferencias de temperatura e ineficiencias.

El calor se disipa a través de tres procesos.:

·  La convección es el proceso de calor por fluidos que fluyen. Un horno de convección, por ejemplo, utiliza aire (un fluido en movimiento calentado) para transmitir calor.

·  La conducción es el proceso por el cual el calor se disipa en un material y quizás en otro material que estaría en contacto con la sustancia calentada. Una estufa eléctrica calentada por resistencia eléctrica es un ejemplo.

·  La radiación es el proceso mediante el cual el calor se dispersa mediante ondas electromagnéticas. El horno de microondas es un ejemplo de disipación de calor.

·  El uso del aislamiento apropiado para la aplicación disminuye la pérdida de calor y sus costos, al mismo tiempo que aumenta la eficiencia y la seguridad.

Cómo resolver el problema de disipación de calor.

Para capturar el grado máximo de la fuente de luz UV-LED que permanece por debajo del umbral significativo del chip durante un período prolongado a temperatura ambiente, es importante implementar un rendimiento térmico seguro y confiable para la fuente de luz UV-LED. La gestión del calor de la fuente de luz UV-LED generalmente se puede dividir en dos vínculos. Los materiales y procedimientos de empaque de chips se están mejorando en el sector de producción de fuentes de luz para mejorar la eficiencia de disipación de calor.

Sin embargo, agregar radiadores exteriores en aplicaciones de ingeniería puede mejorar significativamente el rendimiento de disipación de calor. La estructura del radiador es variada, incluido el tipo de aleta, el tipo de intercambio de calor, el tipo de placa de distribución de energía y el tipo de microranuras, entre otros.

Para obtener el máximo calor de la fuente de luz UV-LED que permanece por debajo del umbral significativo del chip durante un período prolongado a temperatura ambiente, es importante integrar un control de temperatura seguro y confiable para la fuente de luz ultravioleta.

El diseño de disipación de calor de la fuente de luz UV-LED se puede dividir en nivel de chip, nivel de empaque y nivel de sistema. La fuente de luz en el proceso de fabricación determina los dos primeros. El enfoque de estudio de este artículo está en el tema de la disipación de calor del esquema, es decir, optimizar la construcción del disipador de calor auxiliar de la fuente de luz ultravioleta.

¿Cuál es la temperatura de unión del LED y por qué es importante?

Temperatura de unión en el punto donde el LED se encuentra con el material sobre el que está montado. Esta unión normalmente tiene la temperatura más alta del dispositivo, lo que hace que su valor sea un buen indicador de la eficiencia de disipación de calor. Los canales de calor conductivos están integrados en paquetes LED modernos para transferir calor desde la intersección hasta el sitio de soldadura. La interacción del paquete LED con la PCB o un disipador de calor separado es donde se encuentra la conexión de soldadura.

La resistencia térmica interna del LED sirve como medida de la eficiencia de las rutas de calor internas. Térmicamente hablando, la calidad del LED aumenta con la disminución de la temperatura interna. El ingeniero de diseño debe acceder al valor de la capacidad calorífica mientras crea una luminaria LED desde el punto de vista de la gestión térmica. Los solucionadores de CFD utilizarán esta cifra para calcular con precisión la temperatura del LED y comprobar si el dispositivo ha superado el límite superior recomendado por el fabricante. Las temperaturas de unión en los LED contemporáneos suelen alcanzar 100°C o superior. Su valor se ve afectado por el rango de temperatura, la tasa de transferencia de calor entre el circuito LED y su entorno, y el consumo de energía del chip.

Factores de diseño térmico

Cualquier bombilla LED debe estar hecha para reducir la alta estabilidad térmica del LED al aire circundante para mantener los LED fríos. La conducción, la convección y la radiación térmica son las Dos  tipos de disipación de calor que deben tenerse en cuenta y optimizarse durante todo el proceso de diseño de luminarias.

1. Ancho y configuración de LED

Para crear diseños de luminarias LED pequeñas, los diseñadores a menudo desean acortar la distancia entre los LED en una placa de circuito impreso. Pero esto dará como resultado una mayor densidad de potencia térmica, lo que mejorará el calor de los LED.

UV LED fabricantes ofrecen con frecuencia una distancia sugerida entre los LED y especifican el aumento de temperatura que se puede anticipar cuando esa distancia se acorta en una cantidad específica. Los estudios sobre el diseño de la placa LED han revelado que las disposiciones de chips homogéneas y simétricas proporcionan la misma cantidad de salida de calor, ya sean rectangulares, hexagonales o circulares.

2. Elección del módulo LED

Los LED de empaquetado directo en línea (DIP) y los LED de múltiples chips en placas (MCOB) más nuevos son solo algunos de los muchos tipos diferentes de LED disponibles. Los LED DIP se utilizan principalmente para letreros y pantallas en dispositivos domésticos. Se distinguen por su forma en forma de bala.

Los LED SMD son semiconductores cuadrados que pueden producir luz en todo el espectro RGB.

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