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LED防爆燈使用及散熱投光燈防爆LED
更新時間:2019-08-14   點擊次數(shù):1723次

LED防爆燈使用及散熱

 

  LED防爆燈材料及封裝技能的不斷升級改進,促進LED防爆燈產(chǎn)品亮度不斷提高,LED防爆燈的運用越來越廣,以LED防爆燈作為顯示器的背光源,更是近來搶手的論題,首要是不同品種的LED防爆燈背光源技能分別在顏色、亮度、壽數(shù)、耗電度及環(huán)保訴求等均比傳統(tǒng)冷陰極管(CCFL)更具優(yōu)勢,因而招引業(yè)者活躍投入。

  開始的單芯片LED防爆燈的功率不高,發(fā)熱量有限,熱的問題不大,因而其封裝辦法相對簡略。重視爆團貓。但近年跟著LED防爆燈材料技能的不斷打破,LED的封裝技能也隨之改動,從前期單芯片的炮彈型封裝逐步開展成扁平化、大面積式的多芯片封裝模組;其作業(yè)電流由前期20mA左右的低功率LED,開展到現(xiàn)在的1/3至1A左右的高功率LED,單顆LED的輸入功率高達1W以上,乃至到3W、5W封裝辦法更進化。

  因為高亮度高功率LED防爆燈體系所衍生的熱問題將是影響產(chǎn)品功用好壞要害,要將LED組件的發(fā)熱量敏捷排出至周遭環(huán)境,首要有必要從封裝層級(L1&L2)的熱辦理著手?,F(xiàn)在業(yè)界的作法是將LED芯片以焊料或?qū)岣嘟釉谝痪鶡崞?,?jīng)由均熱片下降封裝模組的熱阻抗,這也是現(xiàn)在市面上常見的LED封裝模組,首要來歷有Lumileds、OSRAM、CREE和Nicha等LED世界聞名廠商。

  許多終端的運用產(chǎn)品,如迷你型投影機、車用及照明用燈源,在特定面積下所需的流明量需超越上千流明或上萬流明,單靠單芯片封裝模組顯著不足以敷衍,走向多芯片LED封裝,及芯片直接黏著基板已是未來開展趨勢。

  散熱問題是在LED防爆燈開發(fā)用作照明物體的首要妨礙,選用陶瓷或散熱管是一個有用避免過熱的辦法,但散熱辦理解決方案使材料的本錢上升,高功率LED散熱辦理規(guī)劃的意圖是有用地下降芯片散熱到終究產(chǎn)品之間的熱阻,Rjunction-to-case是其間一種選用材料的解決方案,供給低熱阻但高傳導性,經(jīng)過芯片附著或熱金屬辦法來使熱直接從芯片傳送到封裝外殼的外面。

  當然,LED的散熱組件與CPU散熱類似,都是由散熱片、熱管、電扇及熱界面材料所組成的氣冷模組為主,當然水冷也是熱對策之一。以當時搶手的大尺度LEDTV背光模組而言,40英寸及46英寸的LED背光源輸入功率分別為470W及550W,以其間的80%轉(zhuǎn)成熱來看,所需的散熱量約在360W及440W左右。

  那么該怎么將這些熱量帶走?現(xiàn)在業(yè)界有用水冷辦法進行冷卻,但有高單價及牢靠度等疑慮;也有用熱管合作散熱片及電扇來進行冷卻,比方說日本大廠SONY的46吋LED背光源液晶電視,但電扇耗電及噪音等問題仍是存在。因而,怎么規(guī)劃無電扇的散熱辦法,或許會是決議未來誰能勝出的重要要害。

  下面就為我們介紹幾種散熱辦法和散熱的原料。

  散熱辦法

  一般說來,依照從散熱器帶走熱量的辦法,能夠?qū)⑸崞鞣譃樽詣邮缴岷捅粍邮缴?。所謂的被動式散熱,是指經(jīng)過散熱片將熱源LED光源熱量天然宣布到空氣中,其散熱的作用與散熱片巨細成正比,但因為是天然宣布熱量,作用當然大打折扣,重視爆團貓。常常用在那些對空間沒有要求的設(shè)備中,或許用于為發(fā)熱量不大的部件散熱,如部分普及型主板在北橋上也采納被動式散熱,絕大多數(shù)采納自動式散熱式,自動式散熱便是經(jīng)過電扇等散熱設(shè)備逼迫性地將散熱片宣布的熱量帶走,其特點是散熱效率高,并且設(shè)備體積小。

  自動式散熱,從散熱辦法上細分,能夠分為風冷散熱、液冷散熱、熱管散熱、半導體制冷、化學制冷等等。

  風冷風冷散熱是常見的散熱辦法,比較較而言,也是較廉價的辦法。風冷散熱從實質(zhì)上講便是運用電扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有價格相對較低,裝配便利等長處。但對環(huán)境依靠比較高,例如氣溫升高以及超頻時其散熱功能就會大受影響。

  液冷

  液冷散熱是經(jīng)過液體在泵的帶動下強制循環(huán)帶走散熱器的熱量,與風冷比較,具有安靜、降溫安穩(wěn)、對環(huán)境依靠小等等長處。液冷的價格相對較高,并且裝配也相對費事一些。重視爆團貓。一起裝配時盡量依照說明書輔導的辦法裝配才干取得的散熱作用。出于本錢及易用性的考慮,液冷散熱一般選用水做為導熱液體,因而液冷散熱器也常常被稱為水冷散熱器。

  熱管

  熱管歸于一種傳熱元件,它充分運用了熱傳導原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì),經(jīng)過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸騰與凝聚來傳遞熱量,具有*的導熱性、杰出的等溫性、冷熱兩邊的傳熱面積可任意改動、可遠間隔傳熱、可操控溫度等一系列長處,并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等長處。其導熱才干已遠遠*已知金屬的導熱才干。

  半導體制冷

  半導體制冷便是運用一種特制的半導體制冷片在通電時發(fā)生溫差來制冷,只需高溫端的熱量能有用的宣布掉,則低溫端就不斷的被冷卻。在每個半導體顆粒上都發(fā)生溫差,一個制冷片由幾十個這樣的顆粒串聯(lián)而成,從而在制冷片的兩個外表構(gòu)成一個溫差。重視爆團貓。運用這種溫差現(xiàn)象,合作風冷/水冷對高溫端進行降溫,能得到優(yōu)異的散熱作用。半導體制冷具有制冷溫度低、牢靠性長處,冰臉溫度能夠到達零下10℃以下,可是本錢太高,并且或許會因溫度過低導致形成短路,并且現(xiàn)在半導體制冷片的工藝也不成熟,不行有用。

  化學制冷

  所謂化學制冷,便是運用一些超低溫化學物質(zhì),運用它們在消融的時分吸收許多的熱量來下降溫度。這方面以運用干冰和液氮較為常見。比方運用干冰能夠?qū)囟认陆档搅阆?0℃以下,還有一些更“”的玩家運用液氮將CPU溫度降到零下100℃以下(理論上),當然因為價格貴重和持續(xù)時間太短,這個辦法多見于實驗室或極點的超頻愛好者。

  原料的挑選

  熱傳導系數(shù)(單位:W/mK)

  銀429

  銅401

  金317

  鋁237

  鐵80

  鉛34.8

  1070型鋁合金226

  1050型鋁合金209

  6063型鋁合金201

  6061型鋁合金155

  一般說來,一般風冷散熱器天然要挑選金屬作為散熱器的材料。對所選用的材料,期望其一起具有高比熱和高熱傳導系數(shù),從上能夠看出,銀和銅是好的導熱材料,其次是金和鋁??墒墙稹y過分貴重,所以,現(xiàn)在散熱片首要由鋁和銅制成。比較較而言,銅和鋁合金二者一起各有其優(yōu)缺陷:銅的導熱性好,但價格較貴,加工難度較高,分量過大,且銅制散熱器熱容量較小,并且簡略氧化。另一方面純鋁太軟,不能直接運用,都是運用的鋁合金才干供給滿足的硬度,鋁合金的長處是價格低廉,分量輕,但導熱性比銅就要差許多。所以在散熱器的開展*也呈現(xiàn)了以下幾種原料的產(chǎn)品:

  純鋁散熱器

  純鋁散熱器是前期為常見的散熱器,其制作工藝簡略,本錢低,到現(xiàn)在為止,純鋁散熱器依然占有著適當一部分商場。為添加其鰭片的散熱面積,純鋁散熱器常用的加工手法是鋁揉捏技能,而點評一款純鋁散熱器的首要目標是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度,F(xiàn)in是指相鄰的兩枚鰭片之間的間隔。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin比越大意味著散熱器的有用散熱面積越大,代表鋁揉捏技能越。

  純銅散熱器

  銅的熱傳導系數(shù)是鋁的1.69倍,所以在其他條件相同的前提下,純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質(zhì)地是個問題,許多標榜“純銅散熱器”其實并非是真實的100%的銅。在銅的列表中,含銅量超越99%的被稱為無酸素銅,下一個層次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。現(xiàn)在商場上大多數(shù)的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間。而一些殘次純銅散熱器的含銅量乃至連85%都不到,盡管本錢很低,但其熱傳導才干大大下降,影響了散熱性。此外,銅也有顯著的缺陷,本錢高,加工難,散熱器質(zhì)量太大都阻止了全銅散熱片的運用。紅銅的硬度不如鋁合金AL6063,某些機械加工(如剖溝等)功能不如鋁;銅的熔點比鋁高許多,不利于揉捏成形(Extrusion)等等問題。

  銅鋁結(jié)合技能

  在考慮了銅和鋁這兩種原料各自的缺陷后,現(xiàn)在商場部分散熱器往往選用銅鋁結(jié)合制作工藝,這些散熱片一般都選用銅金屬底座,而散熱鰭片則選用鋁合金。當然,除了銅底,也有散熱片運用銅柱等辦法,也是相同的原理。憑仗較高的導熱系數(shù),銅制底面能夠快速吸收CPU開釋的熱量;鋁制鰭片能夠憑借雜亂的工藝手法制成有利于散熱的形狀,并供給較大的儲熱空間并快速開釋,這在各方面找到了的一個均衡點。

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