UV LED の熱放散の問題を解決するにはどうすればよいですか?

LED光源を点灯させると、チップ内のP-N接続部が機能し始め、発熱・蓄熱します。 状態が安定した状態になったときの温度は、ジャンクション温度と呼ばれます。

また、チップが封入されているため、測定中に半導体の熱を直接確認することはできません。 その結果、ピン導体の暖かさは、光源の温度差を間接的に推測するために一般的に使用されます。 光源のジャンクション温度が低いほど、放熱性が向上します。

通常、光源半導体に選択された材料とそのパッケージ形状は、LED 光源の熱放散に直接影響します。

LED 光源に使用される材料は、内部と外部に対して一定の電気抵抗を持ちます。 これらの抵抗値の大きさは、光源の放熱能力をある程度反映しています。

熱放散の問題

放熱は一種のエネルギー散逸（エネルギー移動）です。 「エネルギー散逸」という用語は、温度差や非効率によって浪費されるエネルギーを指します。

熱は3つのプロセスで放散されます：

·  対流は、流体の流れによる熱のプロセスです。 たとえば、対流式オーブンは、空気 (加熱された移動流体) を使用して熱を伝達します。

·  伝導とは、熱が 1 つの材料全体に放散され、場合によっては、加熱された物質と接触する別の材料に放散されるプロセスです。 電気抵抗によって加熱される電気コンロはその一例です。

·  放射は、電磁波を使用して熱を分散させるプロセスです。 電子レンジは放熱の一例です。

·  用途に適した断熱材を​​使用することで、熱損失とそのコストを削減すると同時に、効率と安全性を高めます。

放熱問題を解決する方法

周囲温度で長時間にわたってチップの重要なしきい値を下回る UV-LED 光源の最大度数をキャプチャするには、UV-LED 光源に安全で信頼できる熱性能を実装することが重要です。 UV-LED 光源の熱管理は、通常 2 つのリンクに分けられます。 光源製造部門では、放熱効率を向上させるために、チップの梱包材と梱包手順が改善されています。

ただし、エンジニアリング アプリケーションに外部ラジエーターを追加すると、放熱性能が大幅に向上します。 放熱器の構造は、フィンタイプ、熱交換タイプ、パワーシェアリングプレートタイプ、マイクログルーブタイプなど様々。

UV-LED 光源の最大熱を、周囲温度下で長時間チップの重要なしきい値を下回ったままにするためには、紫外線光源の安全で信頼できる温度制御を統合することが重要です。

UV-LED 光源の放熱設計は、チップ レベル、パッケージ レベル、およびシステム レベルに分けることができます。 製造工程における光源によって、最初の 2 つが決まります。 この論文の研究の焦点は、スキームの熱放散の問題、つまり、紫外線光源の補助ヒートシンクの構造を最適化することです。

LEDジャンクション温度とは何ですか?なぜそれが重要なのですか?

LED ダイが取り付けられている材料と接触する点でのジャンクション温度。 通常、このジャンクションはデバイスの最大温度を持ち、その値は熱放散効率の良い指標になります。 最新の LED パッケージには伝導性のヒート チャネルが組み込まれており、交差点からはんだ付け部位に熱を伝達します。 PCB または別のヒートシンクとの LED パッケージの相互作用は、はんだ接続が配置されている場所です。

LED の内部熱抵抗は、内部熱経路の効率の尺度として機能します。 熱的に言えば、内部温度が下がると LED の品質が向上します。 設計エンジニアは、熱管理の観点から LED 器具を作成する際に、熱容量の値にアクセスする必要があります。 CFD ソルバーは、この数値を使用して LED の温度を正確に計算し、デバイスがメーカー推奨の上限を超えているかどうかを確認します。 現代の LED のジャンクション温度は通常、 100°C以上。 その値は、温度範囲、LED 回路とその周囲の間の熱伝達率、およびチップの消費電力の影響を受けます。

熱設計要因

LED 電球は、LED を低温に保つために、LED から周囲の空気への高い熱安定性を低下させるように作成する必要があります。 伝導、対流、および熱放射は、 2つ  フィクスチャ設計プロセス全体で考慮および最適化する必要がある熱放散のタイプ。

1. LED の幅と構成

小さな LED 器具の設計を作成するために、設計者は PCB 上の LED 間の距離を短くしたいと考えることがよくあります。 しかし、これにより熱出力密度が高くなり、LED の熱が増大します。

UV LEDメーカー 多くの場合、LED 間の推奨距離を提供し、その距離が特定の量だけ短くなったときに予想される温度上昇を指定します。 LED ボードのレイアウトに関する研究により、均一で対称的なチップ配置は、長方形、六角形、または円形のいずれであっても、同じ量の熱出力を提供することが明らかになりました。

2. LED モジュールの選択

ダイレクト インライン パッケージング (DIP) LED と最新の複数チップ オン ボード (MCOB) LED は、利用可能なさまざまなタイプの LED のほんの一部です。 DIP LED は主に看板や家庭用ガジェットの表示に使用されます。 それらは弾丸の形をしていることで区別されます。

SMD LED は、RGB スペクトル全体にわたって光を生成できる正方形の半導体です。

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