4 נקודות טכניות של בקרת טמפרטורת עבודה LED בעוצמה גבוהה

היישום של ציוד תאורת LED בעל הספק גבוה הופך רחב יותר ויותר, והבהירות הזוהרת של LED בעוצמה גבוהה היא למעשה פרופורציונלית לזרם שלה, והזרם קדימה של LED בעל הספק גבוה ישתנה גם הוא עם שינויי הטמפרטורה. היום, אקח את כולם ללמוד על הסיבה לטמפרטורת קשר LED ושיטת פיזור חום של מקור תאורת מוליכים למחצה LED. בעשורים האחרונים של הפיתוח, יעילות תאורת הלד הולכת וגוברת, העלות הולכת ופוחתת והצבעים מתעשרים יותר ויותר. זה הופך נוריות LED בעלות הספק גבוה למקור ניקוי יעיל, חוסך אנרגיה, ידידותי לסביבה ובטוח בעתיד הקרוב. עם זאת, בעיית פיזור החום של נורות LED בעלות הספק גבוה היא עדיין צוואר בקבוק פיתוח מרכזי ביישומו בתחום התאורה. זוהי סיבה חשובה להגביל את הדור החדש של מקורות התאורה. נתוני מחקר מראים שכאשר לשבב LED יש אור זוהר כאשר טמפרטורת הקשר של שבב LED היא 25 C, אז כאשר טמפרטורת הקשר עולה ל-60 C, כמות האור שלו תהיה רק ​​90%; כאשר טמפרטורת הקשר תגיע ל-100 C, היא תרד ל-80%. ; 140 C is only 70%. ניתן לראות כי שיפור טמפרטורת קשר בקרת פיזור החום חשוב מאוד לשיפור יעילות האור שלו. אם בעיית פיזור החום של נורות LED בעלות הספק גבוה לא נפתרת, טמפרטורת העבודה של נורות LED תגדל וטמפרטורת הקשר תגדל, מה שיגרום לקיזוז של chroma LED, מדד עיבוד הצבע יורד, טמפרטורת הצבע עולה. , יעילות פולטת האור פוחתת, וחיי השירות יתקצרו. הבהירות הזוהרת של LED בעוצמה גבוהה היא למעשה פרופורציונלית לזרם שלה. אם השטף האופטי של הפלט של ה-LED בעל ההספק הגבוה נשלט, זה שווה ערך לשליטה בבהירות הזוהר שלו. הזרם החיובי של נוריות LED בעוצמה גבוהה ישתנה גם הוא עם הטמפרטורה. כאשר טמפרטורת הסביבה עולה על ערך מסוים (אנו מכנים טמפרטורת בטיחות), הזרם הקדמי של הנורית יופחת בפתאומיות. בשלב זה, אם הזרם ממשיך לעלות, זה יגרום לצמצום חיי LED. לכן, בשלב זה, יש לנקוט באמצעים מתאימים. כאשר זרם הכניסה של מנורת הבועה והטמפרטורה שמסביב משתנים, ניתן לשלוט בזרם החיובי של LED בעל הספק גבוה בזמן. השתמש בטכנולוגיית פיצוי טמפרטורה כדי להתאים באופן דינמי את זרם המוצא בהתאם לטמפרטורת הסביבה, ולנטר את הטמפרטורה של נורית ה-LED בזמן אמת, כך שנורית העוצמה הגבוהה בתנאי טמפרטורה גבוהה תפחית אוטומטית את הזרם שלה. 1. המצב הנוכחי של מוצרי תאורת LED בעלי הספק גבוה "מצע אלומיניום שבב-מצב המבנה התלת-שכבתי של הרדיאטור" משמש את רוב גופי תאורת ה-LED בעלי הספק גדול בשוק הנוכחי, כלומר, שבב אריזה ראשון על מצעי אלומיניום כדי ליצור מודול מקור אור LED, ולאחר מכן התקן את מודול מקור האור על הרדיאטור כך שתוכל ליצור גוף תאורת LED בעל הספק גבוה. כיום, השימוש המוקדם בנוריות להצגת אורות ומחוונים משמש כמערכת ניהול תרמית עבור נוריות LED בעלות הספק גבוה. מצב ניהול תרמי זה מוגבל לשימוש ב-LED בעוצמה קטנה. תאורת LED בעלת הספק גבוה שהוכנה על ידי מצב מבנה שלוש השכבות, עדיין ישנם מקומות רבים ובלתי סבירים מבחינת מבנה המערכת, כגון טמפרטורת קשר גבוהה, יעילות פיזור חום נמוכה, התנגדות תרמית רבה יותר למגע בין מבנים, יעילות פיזור חום נמוכה יותר, התנגדות תרמית רבה יותר למגע כתוצאה מכך, לא ניתן לפזר ולייצא את החום המשתחרר מהשבב ביעילות, וכתוצאה מכך דהיית תאורת LED, אפקט אור נמוך וחיים קצרים. בשל המגבלות של גורמים רבים כמו מבנה, עלות וצריכת חשמל, קשה לתאורת LED בהספק גבוה לאמץ מנגנון פיזור חום אקטיבי, ויכולה לאמץ רק מנגנון פיזור חום פסיבי, אך לפיזור חום פסיבי יש מגבלות גדולות; ויעילות המרת האנרגיה הנוכחית של נוריות LED עדיין יעילה לא גבוהה, ניתן להמיר כ-70% מהספק המבוא לחום, גם אם אפקט האור גדל ב-40%, האנרגיה מומרת לחום, כלומר, קשה להגביר את מידת פיזור החום מבלי להתחשב בפיזור החום. 2. המאפיינים של מקורות אור תאורת LED שונים מנורות פלורסנט מסורתיות, מנורות ליבון ומנורות הלוגן. מקורות אור תאורת מוליכים למחצה LED עשויים מחומר מוליכים למחצה ומורכבים מ-PN. נקודות דיקור מקורקעות באמצעות אלקטרוניקה מייצרות אור גלוי באמצעות טונג הנחיה PN חיובית מורכבת, ניתוק הפוך, ששטח N מתאים לאלקטרודה השלילית, ושטח P מתאים לקוטב החיובי. למקורות האור מוליכים למחצה LED יש את היתרונות של יעילות גבוהה של פליטת אור, זמן תגובה קצר, נפח קטן, חיסכון באנרגיה ויתרונות נוספים. בנוסף, יש לו גם את המאפיינים של מקורות תאורה מסורתיים: 2.1 יש את המאפיינים של התקני מוליכים למחצה דומים PN: 1) הזרם החיובי והמתח קדימה הם מקדמי טמפרטורה שליליים, המופחתים ככל שהטמפרטורה עולה; 2) מתח מתח חיובי זה חייב לחרוג מסף מסוים כדי ליצור זרם; 3) כאשר הפוך, שום זרם לא יעבוד. 2.2 ישנם היבטים רבים להגבלת טמפרטורת העבודה שלו. הספציפיים הם כדלקמן: 1) בהירות הנורית והזרם החיובי מציגים קשר עקומה מסוים. כאשר טמפרטורת הקשר עולה על ערך מסוים, הבהירות נחלשת עם הירידה בזרם לזרם; 2) עליך להגביל את טמפרטורת הקשר מתחת לערך המדורג 95 C עד 125 C; 3) אם המשטח מכיל עדשות פלסטיק, הוא יוגבל על ידי טמפרטורת נקודת ההיתוך של חומר העדשה. 3. מבוא לטמפרטורת קשר LED 3.1 הסיבה לקדחת LED שנוצרת על ידי קדחת LED היא מכיוון שהאנרגיה שנוספת לא הופכת כולה בצורה של אנרגיית אור, וחלקן הוסבו לאנרגיה תרמית. נכון להיום, יעילות האור של ה-LED בשוק היא כ-100 LM/W. במילים אחרות, כ-70% מהאנרגיה החשמלית מבוזבזת בצורה של אנרגיה תרמית. באופן כללי, ישנם שני גורמים המובילים לייצור של טמפרטורת קשר LED. ספציפי כדלקמן: 1) יעילות קוונטית פנימית. כאשר הדיקור והקומפוזיט האלקטרוני מורכבים, לא כולם יכולים לייצר פוטונים. זה נקרא בדרך כלל "דליפת זרם", וזו הסיבה לכך שקצב הטעינה המורכב של אזור ה-PN מופחת. המתח של המתח הדלוף והזרם הוא כוח הפיזור של חלק זה, כלומר ההפיכה לאנרגיה תרמית, אך חלק זה אינו המרכיב העיקרי, מכיוון שהטכנולוגיה הנוכחית יכולה להפוך את יעילות הפוטונים הפנימית של LED קרוב ל-90 %. 2) כ-30% מהיעילות הקוונטית החיצונית. אחת הסיבות העיקריות היא שלא ניתן להפוך את הפוטונים שנוצרו על ידי ה-loadmons לחלק החיצוני של השבב אלא להמיר אותם לחום. אמנם מנורות ליבון הן רק כ-15LM/W, אבל בסופו של דבר, היא מקרינה אנרגיה חשמלית בצורה של אנרגיית אור. למרות שרוב אנרגיית הקרינה היא אינפרא אדום ואפקט האור נמוך מאוד, הדבר פטור מבעיית פיזור החום. בעיית פיזור החום של LED הפכה בהדרגה למוקד תשומת הלב של אנשים. הסיבה לכך היא שהחיים של LED או ריקבון האור קשורים ישירות לטמפרטורת הקשר שלו. אם בעיית פיזור החום אינה מטופלת היטב. 3.2 שיטות להפחתת טמפרטורת קשר LED שלוט בהספק המבוא המדורג; עיצוב מבנה פיזור החום המשני; להפחית את עמידות החום בין מבנה פיזור החום המשני לבין ממשק התקנת LED למינימום; להפחית את טמפרטורת הסביבה הסובבת; להפחית את ההתנגדות התרמית של LED עצמו. 4. תאורת מוליכים למחצה LED מקור אור שיטת פיזור חום באופן כללי, ניתן לחלק את הרדיאטור לפיזור חום פסיבי ופיזור חום אקטיבי לפי הדרך לקחת חום. מה שנקרא פיזור חום פסיבי מתייחס לחום שנוצר ממקור החום LED מקור האור לאוויר דרך גוף הקירור. השפעת פיזור החום שלו פרופורציונלית לגודל טבלית פיזור החום, אך אפקט פיזור חום זה אינו מספק יחסית. במכשיר, או לפיזור חום של הספק נמוך וחום נמוך, הרוב המכריע של המכשירים נוטלים פיזור חום אקטיבי, פיזור חום אקטיבי הוא לקחת באופן אקטיבי את החום מגוף הקירור דרך ציוד כלשהו. יעילות גבוהה יותר של פיזור חום היא המאפיין העיקרי של פיזור חום אקטיבי והוא בעל נפח קטן יחסית. דרך נוספת היא לייצר רכיבי LED על ידי אימוץ האלקטרודה ה"אנכית". מכיוון שיש אלקטרודות מתכת בקצה העליון והתחתון של רכיבי LED, זה יכול לקבל עזרה גדולה יותר בבעיית פיזור החום. לדוגמה, מצע GAN משמש כחומר. מכיוון שמצע ה-GAN הוא החומר המוליך, ניתן לחבר את האלקטרודה ישירות מתחת למצע כדי לקבל את היתרונות של פיזור מהיר ואור, אבל בגלל עלות החומר הגבוהה, גישה זו תהיה גם יקרה הרבה יותר מהעלות המסורתית. מצעי ספיר, שיעלו את עלות הייצור של הרכיבים.