Što je hladnjak u LED?

 

Ako ste neko vrijeme proveli u blizini LED rasvjetnih proizvoda, vidjeli ste ih. Te rebraste, rebraste metalne strukture pričvršćene na poleđinu visokih-svjetiljki, svjetiljki ili automobilskih prednjih svjetala. Većina ljudi ih gleda i misli da je to samo komad aluminija da bi izgledalo industrijsko.

 

 

Nisu posve u krivu što se tiče aluminijskog dijela. Ali nazvati hladnjak "samo rebrastim komadom metala" pomalo je kao nazvati trkaći motor "samo hrpom metala spojenih zajedno". Tehnički točan, ali propušta sve što je zapravo bitno.

 

Dakle, što je zapravo hladnjak u LED aplikaciji?

 

Kratka definicija (i zašto je nedovoljna)

Hladnjak je pasivna komponenta za upravljanje toplinom dizajnirana da apsorbira toplinu iz LED-a ili LED niza i rasipa je u okolni zrak. To je odgovor iz udžbenika.

 

Ali ako nabavljate te komponente za proizvode koji zapravo trebaju raditi-komercijalnu rasvjetu, automobilske sustave, medicinske uređaje, industrijsku opremu-ta vam definicija ne pomaže mnogo. Ne govori vam zašto neki hladnjaki rade, a drugi uzrokuju kvarove na terenu. To ne objašnjava zašto dva hladnjaka koja izgledaju gotovo identično mogu raditi potpuno drugačije.

 

Pa idemo malo dublje.

 

Što rashladni element zapravo radi unutar LED sustava

LED pretvara električnu energiju u svjetlost. Dio kojeg se svi sjećaju. Dio koji se izostavlja je da LED također pretvara značajan dio te električne energije u toplinu. Na spoju-male točke unutar LED-a gdje se stvara svjetlost-temperature mogu brzo rasti. Ako se ne provjeri, ta toplina oštećuje LED. Svjetlost pada. Promjene boja. Životni vijek se skraćuje.

 

Hladnjak se nalazi između LED-a i okoline. Njegov zadatak je odvući tu toplinu od spoja, raširiti je i otpustiti u zrak. To je u biti toplinski most.

 

Ali ovdje je bitna nijansa: **hladnjak nije samo komad metala. To je pažljivo projektiran sustav.

 

Toplinska vodljivost je temelj

Aluminij s dobrim razlogom dominira ovim prostorom. Nudi toplinsku vodljivost u rasponu od 150 do 200 W/m·K ovisno o leguri. 6063 uobičajeno je za ekstruzije. 6061 pojavljuje se kada je uključena strojna obrada. Bakar bolje provodi-oko 400 W/m·K-ali je teži, skuplji i često pretjeran za LED aplikacije osim ako se ne radi o ekstremnim gustoćama snage.

 

Odabir materijala utječe na više od toplinskih svojstava. Utječe na težinu, cijenu, mogućnost izrade, pa čak i na konačni izgled nakon površinske obrade.

 

Površina je pravi radni konj

Hladnjak radi tako da daje toplini veću površinu za izlazak. Tome služe peraje. Ali jednostavno dodavanje rebara ne čini hladnjak automatski boljim. Gustoća peraja, visina peraja i orijentacija peraja utječu na kretanje zraka po površinama.

 

U pasivnom hlađenju-što koristi većina LED aplikacija-prirodna konvekcija oslanja se na topli zrak koji se diže i povlači hladniji zrak odozdo. Ako su peraje pretijesno nabijene, protok zraka se zaustavlja. Hladnjak izgleda impresivno, ali radi loše. Dobivanje ispravne geometrije zahtijeva stvarno toplinsko modeliranje, a ne samo nagađanje.

 

Sučelje je ono gdje stvari idu po zlu

Ovo je dio koji se zanemaruje češće nego što bi trebao. Hladnjak radi samo ako toplina stvarno može doći od LED-a u sudoper. To znači:

- Ravna, glatka površina za montažu
- Odgovarajući tlak ugradnje
- Materijal toplinskog sučelja-termalna pasta, jastučić ili-materijal za promjenu faze-za popunjavanje mikroskopskih praznina između LED-a i hladnjaka

 

Preskočite bilo koji od ovih i efektivni toplinski otpor se udvostručuje ili utrostručuje. Hladnjak postaje ukras, a ne funkcija.

 

Vrste hladnjaka koje ćete susresti u LED aplikacijama

Nisu svi LED hladnjaki izrađeni na isti način. Metoda proizvodnje mijenja ono što je moguće u smislu oblika, složenosti i cijene.

 

 

 

Ekstrudirani hladnjaki

Ekstruzija je najčešća metoda za LED hladnjake, i to s dobrim razlogom. Troškovno je-učinkovit u mjerilu, proizvodi dosljedne profile i dobro radi za linearne oblike poput onih koji se koriste u trakastoj rasvjeti ili linearnim visokim-svjetlima. Ekstrudirani profili mogu se rezati na željenu duljinu i strojno obraditi za značajke montaže. Glavno ograničenje je da ekstruzija stvara konstantan profil-ne možete promijeniti uzorak peraje duž duljine.

 

Rashladni odvodi s rebrastim i spojenim-rebrima

Kada dizajn zahtijeva veću gustoću rebara ili drugačije orijentacije rebara nego što se može postići ekstruzijom, u obzir dolazi izbočena ili spojena-konstrukcija rebara. Skiving reže tanka peraja od čvrstog bloka metala, stvarajući vrlo veliku površinu u kompaktnom otisku. Vezani-sklopovi peraja pričvršćuju pojedinačne peraje na osnovnu ploču, omogućujući složenije geometrije. Obje se metode pojavljuju u LED aplikacijama veće-snage gdje pasivno hlađenje treba raditi unutar uskih prostornih ograničenja.

 

Strojno obrađeni hladnjaci

Za male-do-srednje količine ili dizajne koji zahtijevaju složene značajke-integrirane točke montiranja, zapečaćena kućišta, prilagođeni oblici-strojno obrađeni hladnjaki su rješenje. CNC obrada omogućuje precizne značajke i uske tolerancije koje ekstrudirani profili ne mogu zadovoljiti. Kompromis-je cijena po jedinici, koja je obično veća od ekstruzije.

 

Die-lijevani rashladni odvodi

Lijevanje pod pritiskom nudi složene oblike u velikim volumenima s dobrim toplinskim svojstvima. Uobičajeno je u potrošačkim- LED proizvodima gdje su estetika i integracija važni koliko i toplinska izvedba. Loša strana su viši početni troškovi alata i nešto niža toplinska vodljivost u usporedbi s kovanim aluminijem.

 

 

Što čini hladnjak pravim za vašu LED primjenu

Ako specificirate hladnjake za komercijalni proizvod, ne postoji univerzalna "najbolja" opcija. Pravi hladnjak ovisi o nekolicini čimbenika koji su specifični za vašu primjenu.

 

- Gustoća snage:LED niz od 10-W u dobro prozračenom prostoru drugačiji je problem od COB-a od 200 W u zatvorenom rasvjetnom tijelu.
- Ambijentalni uvjeti:Hladnjak koji radi na sobnoj temperaturi od 25 stupnjeva može se pokvariti na 50 stupnjeva unutar zatvorenog kućišta.
- Ograničenja prostora:Ponekad hladnjak mora stati unutar određene ovojnice, što iziskuje kompromise-u dizajnu rebra.
- Pasivno u odnosu na aktivno:Većina LED aplikacija koristi pasivno hlađenje. Ali kada je protok zraka ograničen ili je gustoća snage ekstremna, na scenu ulazi prisilno hlađenje s ventilatorima.
- Estetski zahtjevi:Posebno u arhitektonskim ili potrošačkim-proizvodima, hladnjak je dio vizualnog dizajna. Mora prihvatiti površinske završne obrade poput eloksiranja ili premazivanja prahom bez ugrožavanja performansi.

 

Prava cijena krivotvorenja

Ovdje razgovor postaje praktičan. Nedovoljna specifikacija hladnjaka obično ne uzrokuje trenutni kvar. Ono što uzrokuje je *ubrzano starenje*. LED i dalje svijetli. Još uvijek prolazi početno testiranje. Ali svakih 10 stupnjeva povećanja temperature spoja otprilike prepolovljuje očekivani životni vijek.

Proizvod dizajniran za 50.000 sati na 85 stupnjeva može isporučiti samo 25.000 sati na 95 stupnjeva. Ako prodajete komercijalnim kupcima koji očekuju životni vijek od 50.000 sati, razlika se prikazuje kao jamstvena potraživanja, zamjene na terenu i oštećenje ugleda.

 

Ni pretjerani inženjering nije rješenje. Preveliki hladnjak povećava nepotrebne troškove i težinu. Cilj je rješenje odgovarajuće veličine koje ispunjava toplinske ciljeve bez ekscesa.

 

Što tražiti kod dobavljača hladnjaka

Ako nabavljate hladnjake za LED proizvode, dobavljač je važan koliko i sama komponenta. Dobar dobavljač će:

- Raspitajte se o ciljnoj temperaturi spoja i uvjetima okoline
- Navedite podatke o toplinskom modeliranju ili simulaciji, a ne samo "mislimo da će ovo funkcionirati"
- Shvatite odnos između izbora strojne obrade i nizvodnih procesa kao što je eloksiranje
- Ponudite opcije ekstruzije, strojne obrade i konstrukcije vezanih-peraja
- Hladnjak tretirajte kao dio svog proizvoda, a ne samo kao dio robe

 

 

 

NaZP hladnjak, projektirali smo i proizvodili toplinska rješenja za LED aplikacije u komercijalnom, industrijskom i automobilskom sektoru. Radimo s aluminijskim-ekstrudiranim, strojno obrađenim, vezanim-perajima-i bavimo se svime, od toplinske simulacije do završne obrade površina. Ako razvijate LED proizvod i želite postići ispravno upravljanje toplinom prvi put, pogledajte čime se bavimowww.zpheatsink.com. Ili se obratite izravno. Rado ćemo razgovarati o vašoj specifičnoj aplikaciji i pomoći vam da shvatite što zapravo ima smisla.