Comment résoudre le problème de dissipation thermique des LED UV ?

Lorsque la source de lumière LED est allumée, la zone de connexion P-N à l'intérieur de la puce commence à fonctionner, générant et accumulant de la chaleur. Chaque fois que l'état atteint une condition stable, la température est appelée température de jonction.

De plus, comme la puce a été enfermée, la chaleur du semi-conducteur ne peut pas être contrôlée directement pendant la procédure de mesure. En conséquence, la chaleur du conducteur de broche est couramment utilisée pour déduire indirectement la différence de température de la source de lumière. Plus la température de jonction de la source lumineuse est basse, meilleure est sa dissipation thermique.

En règle générale, le matériau choisi pour le semi-conducteur de la source lumineuse et la forme de l'emballage qu'il prend ont un impact direct sur la dissipation thermique de la source lumineuse LED.

Les matériaux utilisés pour la source lumineuse LED obtiennent une certaine résistance électrique à l'intérieur et à l'extérieur. L'amplitude de ces valeurs de résistivité reflète dans une certaine mesure la capacité de dissipation thermique de la source lumineuse.

Le problème de la dissipation thermique

La dissipation thermique est un type de dissipation d'énergie (transfert d'énergie). Le terme « dissipation d'énergie » fait référence à l'énergie gaspillée en raison des différences de température et des inefficacités.

La chaleur est dissipée par trois processus:

·  La convection est le processus de chaleur par l'écoulement de fluides. Un four à convection, par exemple, utilise de l'air (un fluide chauffé et en mouvement) pour transmettre la chaleur.

·  La conduction est le processus par lequel la chaleur est dissipée dans un matériau et peut-être dans un autre matériau qui serait en contact avec la substance chauffée. Une table de cuisson électrique chauffée par résistance électrique en est un exemple.

·  Le rayonnement est le processus par lequel la chaleur est dispersée à l'aide d'ondes électromagnétiques. Le four à micro-ondes est un exemple de dissipation de chaleur.

·  L'utilisation de l'isolation appropriée pour l'application diminue les pertes de chaleur et ses coûts tout en améliorant l'efficacité et la sécurité.

Comment résoudre le problème de dissipation thermique

Pour capturer le degré maximal de la source de lumière UV-LED qui reste en dessous du seuil de signification de la puce pendant une période prolongée à température ambiante, il est important de mettre en œuvre des performances thermiques sûres et fiables pour la source de lumière UV-LED. La gestion de la chaleur de la source de lumière UV-LED peut généralement être divisée en deux liens. Les matériaux d'emballage des puces et les procédures d'emballage sont en cours d'amélioration dans le secteur de la production de sources lumineuses afin d'améliorer l'efficacité de la dissipation thermique.

Cependant, l'ajout de radiateurs extérieurs dans les applications d'ingénierie peut améliorer considérablement les performances de dissipation thermique. La structure du radiateur est variée, y compris le type à ailettes, le type à échange de chaleur, le type à plaque de partage de puissance et le type à micro-rainures, entre autres.

Pour obtenir la chaleur maximale de la source de lumière UV-LED qui reste inférieure au seuil de signification de la puce pendant une période prolongée à température ambiante, il est important d'intégrer un contrôle de température sûr et fiable pour la source de lumière ultraviolette.

La conception de dissipation thermique de la source de lumière UV-LED peut être divisée en niveau de puce, niveau d'emballage et niveau système. La source de lumière dans le processus de fabrication détermine les deux premiers. L'étude de cet article porte sur la question de la dissipation thermique du schéma, c'est-à-dire l'optimisation de la construction du dissipateur thermique auxiliaire de la source de lumière ultraviolette.

Quelle est la température de jonction des LED et pourquoi est-ce important ?

Température de jonction au point où la matrice LED rencontre le matériau sur lequel elle est montée. Cette jonction a généralement la température la plus élevée de l'appareil, ce qui fait de sa valeur un bon indicateur de l'efficacité de la dissipation thermique. Des canaux de chaleur favorables sont intégrés dans les boîtiers LED modernes pour transférer la chaleur de l'intersection au site de soudure. L'interaction du boîtier LED avec le PCB ou un dissipateur thermique séparé est l'endroit où se trouve la connexion de soudure.

La résistance thermique interne de la LED sert de mesure de l'efficacité des voies de chaleur internes. D'un point de vue thermique, la qualité de la LED augmente avec la diminution de la température interne. La valeur de la capacité calorifique doit être consultée par l'ingénieur concepteur lors de la création d'un luminaire LED du point de vue de la gestion thermique. Les solveurs CFD utiliseront ce chiffre pour calculer avec précision la température de la LED et vérifier si l'appareil a dépassé la limite supérieure recommandée par le fabricant. Les températures de jonction dans les LED contemporaines atteignent généralement 100°C ou supérieur. Sa valeur est affectée par la plage de température, le taux de transfert de chaleur entre le circuit LED et son environnement, et la consommation électrique de la puce.

Facteurs de conception thermique

Toute ampoule LED doit être conçue pour réduire la stabilité thermique élevée de la LED à l'air ambiant afin de maintenir les LED au frais. La conduction, la convection et le rayonnement thermique sont les Deux  types de dissipation thermique qui doivent être pris en compte et optimisés tout au long du processus de conception de l'appareil.

1. Largeur et configuration des LED

Pour créer de petites conceptions de luminaires à LED, les concepteurs souhaitent souvent raccourcir la distance entre les LED sur un PCB. Mais cela se traduira par une densité de puissance thermique plus élevée, ce qui améliorera la chaleur des LED.

Fabricants de LED UV proposent fréquemment une distance suggérée entre les LED et spécifient l'augmentation de température qui peut être anticipée lorsque cette distance est raccourcie d'une quantité spécifique. Des études sur la disposition des cartes LED ont révélé que les agencements de puces homogènes et symétriques fournissent la même quantité de chaleur, qu'ils soient rectangulaires, hexagonaux ou circulaires.

2. Choisir le module LED

Les LED DIP (Direct in-line packaging) et les LED MCOB (multiple chips on boards) les plus récentes ne sont que quelques-uns des nombreux types de LED disponibles. Les LED DIP sont principalement utilisées pour les panneaux et l'affichage sur les gadgets domestiques. Ils se distinguent par leur forme en forme de balle.

Les LED SMD sont des semi-conducteurs carrés qui peuvent produire de la lumière sur tout le spectre RVB.

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