4 điểm kỹ thuật của kiểm soát nhiệt độ làm việc của đèn LED công suất cao

Ứng dụng của thiết bị chiếu sáng LED công suất cao ngày càng rộng rãi và độ sáng phát sáng của đèn LED công suất cao thực sự tỷ lệ thuận với dòng điện của nó và dòng chuyển tiếp của đèn LED công suất cao cũng sẽ thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ. Hôm nay mình sẽ đưa mọi người đi tìm hiểu về nguyên nhân gây ra nhiệt độ nút LED và phương pháp tản nhiệt nguồn chiếu sáng LED bán dẫn. Trong những thập kỷ phát triển gần đây, hiệu quả chiếu sáng của đèn LED ngày càng cao, giá thành ngày càng ít, màu sắc ngày càng phong phú. Điều này làm cho đèn LED công suất cao trở thành một nguồn làm sạch hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường và an toàn trong tương lai gần. Tuy nhiên, vấn đề tản nhiệt của đèn LED công suất lớn vẫn là một nút thắt phát triển lớn trong ứng dụng của nó trong lĩnh vực chiếu sáng. Đó là một lý do quan trọng để hạn chế nguồn chiếu sáng thế hệ mới của nó. Dữ liệu nghiên cứu cho thấy khi chip LED phát sáng khi nhiệt độ nút của chip LED là 25 C, sau đó khi nhiệt độ nút tăng lên 60 C, lượng phát sáng của nó sẽ chỉ còn 90%; khi nhiệt độ nút lên 100 C sẽ giảm xuống 80%. ; 140 C là chỉ có 70%. Có thể thấy rằng việc cải thiện nhiệt độ nút điều khiển tản nhiệt là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất phát sáng của nó. Nếu vấn đề tản nhiệt của đèn LED công suất lớn không được giải quyết, nhiệt độ làm việc của đèn LED sẽ tăng và nhiệt độ nút thắt tăng lên sẽ làm cho sắc độ LED bị bù, chỉ số hoàn màu giảm, nhiệt độ màu tăng , hiệu suất phát sáng giảm, và tuổi thọ sẽ bị rút ngắn. Độ sáng phát sáng của đèn LED công suất cao thực sự tỷ lệ thuận với dòng điện của nó. Nếu quang thông đầu ra của đèn LED công suất cao được kiểm soát, thì điều đó tương đương với việc kiểm soát độ sáng phát sáng của nó. Dòng điện tích cực của đèn LED công suất cao cũng sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ của môi trường vượt quá một giá trị nhất định (chúng ta gọi là nhiệt độ an toàn), dòng thuận của đèn LED sẽ bị giảm đột ngột. Lúc này nếu dòng điện tiếp tục Tăng sẽ khiến tuổi thọ đèn LED giảm. Vì vậy, lúc này phải đưa ra các biện pháp tương ứng. Khi dòng điện đầu vào của đèn bong bóng và nhiệt độ xung quanh thay đổi, dòng điện tích cực của đèn LED công suất cao có thể được kiểm soát kịp thời. Sử dụng công nghệ bù nhiệt độ để tự động điều chỉnh dòng điện đầu ra theo nhiệt độ môi trường xung quanh và theo dõi nhiệt độ của đèn LED trong thời gian thực, do đó đèn LED công suất cao ở điều kiện nhiệt độ cao sẽ tự động giảm dòng điện. 1. Tình trạng hiện tại của các sản phẩm chiếu sáng LED công suất cao "chip-đế nhôm-chế độ cấu trúc ba lớp của bộ tản nhiệt" được hầu hết các thiết bị chiếu sáng LED công suất lớn trên thị trường hiện tại sử dụng, tức là chip đóng gói đầu tiên trên đế nhôm để tạo thành mô-đun nguồn sáng LED, sau đó lắp mô-đun nguồn sáng trên bộ tản nhiệt để bạn có thể tạo một thiết bị chiếu sáng LED công suất cao. Hiện nay, việc sử dụng sớm đèn LED để hiển thị đèn và chỉ thị được sử dụng như một hệ thống quản lý nhiệt cho đèn LED công suất cao. Chế độ quản lý nhiệt này được giới hạn cho việc sử dụng đèn LED công suất nhỏ. Đèn LED chiếu sáng công suất cao được điều chế theo phương thức kết cấu ba lớp, còn nhiều chỗ chưa hợp lý về cấu trúc hệ thống như nhiệt độ nút cao, hiệu suất tản nhiệt thấp, tiếp xúc nhiệt giữa các kết cấu, hiệu suất tản nhiệt thấp hơn, khả năng chịu nhiệt tiếp xúc nhiều hơn Do đó, nhiệt lượng tỏa ra từ chip không thể được phân tán và xuất ra một cách hiệu quả, dẫn đến ánh sáng LED mờ dần, hiệu ứng ánh sáng yếu và tuổi thọ ngắn. Do hạn chế của nhiều yếu tố như cấu tạo, giá thành, điện năng tiêu thụ nên đèn LED công suất lớn khó áp dụng cơ chế tản nhiệt chủ động, chỉ có thể áp dụng cơ chế tản nhiệt thụ động, nhưng tản nhiệt thụ động có những hạn chế lớn; và hiệu suất chuyển đổi năng lượng hiện tại của đèn LED vẫn còn hiệu khó có thể tăng mức độ tản nhiệt mà không tính đến khả năng tản nhiệt. 2. Đặc điểm của nguồn sáng LED chiếu sáng khác với đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt, đèn halogen truyền thống. Nguồn sáng chiếu sáng bán dẫn LED được làm bằng vật liệu bán dẫn và bao gồm PN. Các huyệt nối đất điện tử tạo ra ánh sáng nhìn thấy qua composite, hướng dẫn dương PN, cắt ngược, trong đó vùng N tương ứng với điện cực âm và vùng P tương ứng với cực dương. Nguồn sáng LED bán dẫn có ưu điểm là hiệu suất phát sáng cao, thời gian đáp ứng ngắn, khối lượng nhỏ, tiết kiệm năng lượng và các ưu điểm khác. Ngoài ra, nó còn có các đặc điểm của nguồn chiếu sáng truyền thống: 2.1 có các đặc điểm của các thiết bị bán dẫn PN tương tự: 1) Dòng điện thuận và điện áp thuận là hệ số nhiệt độ âm, hệ số này giảm khi nhiệt độ tăng; 2) Điện áp dương Nó phải vượt quá một ngưỡng nhất định để tạo ra dòng điện; 3) Khi đảo ngược, không có dòng điện sẽ không hoạt động. 2.2 Có nhiều khía cạnh để hạn chế nhiệt độ làm việc của nó. Các chi tiết cụ thể như sau: 1) Độ sáng của đèn LED và dòng điện dương thể hiện một mối quan hệ đường cong nhất định. Khi nhiệt độ nút thắt vượt quá một giá trị nhất định, độ sáng yếu đi cùng với sự giảm cường độ dòng điện; 2) Bạn phải giới hạn nhiệt độ nút thắt dưới giá trị định mức 95 C đến 125 C; 3) Nếu bề mặt chứa thấu kính nhựa, nó sẽ bị giới hạn bởi nhiệt độ nóng chảy của vật liệu thấu kính. 3. Giới thiệu về nhiệt độ nút LED 3.1 Nguyên nhân gây ra cơn sốt LED tạo ra cơn sốt LED là do năng lượng thêm vào không phải tất cả đều được chuyển hóa dưới dạng năng lượng ánh sáng, và một số trong số chúng đã được chuyển hóa thành nhiệt năng. Hiện tại, hiệu suất ánh sáng của đèn LED trên thị trường là khoảng 100 LM / W. Nói cách khác, khoảng 70% năng lượng điện bị lãng phí dưới dạng nhiệt năng. Nói chung, có hai yếu tố dẫn đến việc tạo ra nhiệt độ nút LED. Cụ thể như sau: 1) Hiệu suất lượng tử bên trong. Khi hỗn hợp châm cứu và điện tử được kết hợp với nhau, tất cả chúng không thể tạo ra các photon. Điều này thường được gọi là "rò rỉ dòng điện", đó là lý do tại sao tốc độ tải kép của vùng PN bị giảm. Điện áp của điện áp bị rò rỉ và dòng điện là công suất phân tán của bộ phận này, tức là chuyển hóa thành nhiệt năng, nhưng bộ phận này không phải là thành phần chính, vì công nghệ hiện tại có thể làm cho hiệu suất photon bên trong của đèn LED gần bằng 90 %. 2) Khoảng 30% hiệu suất lượng tử bên ngoài. Một trong những lý do chính là các photon do loadmons tạo ra không thể chuyển hóa ra bên ngoài chip mà chuyển thành nhiệt. Mặc dù đèn sợi đốt chỉ khoảng 15LM / W, nhưng cuối cùng, nó tỏa ra năng lượng điện dưới dạng năng lượng ánh sáng. Mặc dù phần lớn năng lượng bức xạ là tia hồng ngoại và hiệu ứng ánh sáng rất thấp, nhưng điều này được miễn trừ vấn đề tản nhiệt. Vấn đề tản nhiệt của đèn LED dần trở thành tâm điểm chú ý của mọi người. Điều này là do tuổi thọ của đèn LED hoặc sự phân rã ánh sáng liên quan trực tiếp đến nhiệt độ nút của nó. Nếu vấn đề tản nhiệt không được xử lý tốt. 3.2 Các phương pháp giảm nhiệt độ nút LED Kiểm soát công suất đầu vào danh định; Thiết kế của cấu trúc tản nhiệt thứ cấp; giảm điện trở nhiệt giữa cấu trúc tản nhiệt thứ cấp và giao diện lắp đặt đèn LED xuống mức thấp nhất; giảm nhiệt độ môi trường xung quanh; giảm điện trở nhiệt của chính đèn LED. 4. Nguồn sáng LED chiếu sáng bán dẫn Phương pháp tản nhiệt Nói chung, bộ tản nhiệt có thể được chia thành tản nhiệt thụ động và tản nhiệt chủ động theo cách lấy nhiệt đi. Tản nhiệt thụ động được gọi là tản nhiệt được dùng để chỉ nhiệt lượng tỏa ra từ nguồn nhiệt đèn LED phát ra không khí thông qua bộ tản nhiệt. Hiệu quả tản nhiệt của nó tỷ lệ thuận với kích thước của viên tản nhiệt, tuy nhiên hiệu quả tản nhiệt này tương đối không đạt yêu cầu. Trong thiết bị, hay để tản nhiệt công suất thấp và ít nóng máy, đại đa số các thiết bị đều lấy tản nhiệt chủ động, tản nhiệt chủ động là chủ động lấy nhiệt lượng từ tản nhiệt qua một số thiết bị. Hiệu quả tản nhiệt cao hơn là đặc điểm chính của tản nhiệt tích cực và nó có khối lượng tương đối nhỏ. Một cách khác là tạo các thành phần LED bằng cách sử dụng điện cực "dọc". Vì có các điện cực kim loại ở đầu trên và đầu dưới của các thành phần LED, điều này có thể giúp ích nhiều hơn cho vấn đề tản nhiệt. Ví dụ, chất nền GAN được sử dụng làm vật liệu. Bởi vì đế GAN là vật liệu dẫn điện, điện cực có thể được kết nối trực tiếp dưới đế để có được lợi ích của sự phân tán nhanh và ánh sáng, nhưng vì chi phí vật liệu cao, cách làm này cũng sẽ đắt hơn nhiều so với chi phí của phương pháp truyền thống nền sapphire, điều này sẽ làm tăng chi phí sản xuất linh kiện.