Najveći tehnički izazov za LED rasvjetna tijela trenutno je rasipanje topline. Slabo odvođenje topline dovelo je do toga da napajanje LED drajvera i elektrolitski kondenzatori postaju nedostaci daljnjeg razvoja LED rasvjetnih tijela, te razlog preranog starenja LED izvora svjetlosti.
U shemi rasvjete koja koristi LV LED izvor svjetlosti, zbog radnog stanja LED izvora svjetlosti na niskom naponu (VF=3,2V) i visokoj struji (IF=300-700mA), on stvara mnogo topline. Tradicionalna rasvjetna tijela imaju ograničen prostor, a rashladnim odvodima male površine teško je brzo raspršiti toplinu. Unatoč korištenju različitih rješenja za odvođenje topline, rezultati su bili nezadovoljavajući i postali su nerješiv problem za LED rasvjetna tijela. Uvijek nastojimo pronaći jednostavne materijale za odvođenje topline lake za korištenje s dobrom toplinskom vodljivošću i niskom cijenom.
Trenutno, kada su LED izvori svjetlosti uključeni, oko 30% električne energije se pretvara u svjetlosnu energiju, a ostatak se pretvara u toplinsku energiju. Stoga je izvoz toliko toplinske energije što je prije moguće ključna tehnologija u konstrukcijskom dizajnu LED svjetiljki. Toplinska energija se mora raspršiti putem toplinske vodljivosti, konvekcije i zračenja. Samo izvozom topline što je prije moguće može se učinkovito smanjiti temperatura šupljine unutar LED svjetiljke, zaštititi napajanje od rada u dugotrajnom okruženju visoke temperature i preranog starenja LED izvora svjetlosti uzrokovanog dugotrajnim visokim - treba izbjegavati rad na temperaturama.
Put disipacije topline LED rasvjetnih tijela
Budući da sami LED izvori svjetlosti nemaju infracrveno ili ultraljubičasto zračenje, nemaju funkciju raspršivanja topline zračenja. Put disipacije topline LED rasvjetnih tijela može se izvesti samo kroz hladnjak koji je usko spojen s LED pločom. Radijator mora imati funkcije provođenja topline, konvekcije topline i zračenja topline.
Svaki radijator, osim što može brzo prenijeti toplinu s izvora topline na površinu radijatora, uglavnom se oslanja na konvekciju i zračenje za raspršivanje topline u zrak. Toplinska kondukcija rješava samo put prijenosa topline, dok je toplinska konvekcija glavna funkcija hladnjaka. Učinak rasipanja topline uglavnom je određen područjem rasipanja topline, oblikom i prirodnim intenzitetom konvekcije, a toplinsko zračenje samo je pomoćna funkcija.
Općenito govoreći, ako je udaljenost od izvora topline do površine hladnjaka manja od 5 mm, sve dok je toplinska vodljivost materijala veća od 5, njegova se toplina može izvesti, a ostatak rasipanja topline mora dominira toplinska konvekcija.
Većina LED izvora rasvjete i dalje koristi LED perle s niskim naponom (VF=3,2V) i visokom strujom (IF=200-700mA). Zbog velike topline koja se stvara tijekom rada, moraju se koristiti aluminijske legure visoke toplinske vodljivosti. Obično postoje radijatori od lijevanog aluminija, radijatori od ekstrudiranog aluminija i radijatori od žigosanog aluminija. Aluminijski radijator od lijevanog pod pritiskom je tehnologija dijelova od lijevanja pod pritiskom, u kojoj se tekuća legura cinka i bakra aluminija ulijeva u otvor za napajanje stroja za podtlačno lijevanje, a zatim se od strane stroja za podtlačni lijev lijeva pod pritiskom kako bi se proizveo radijator definiranog oblika unaprijed dizajniranim kalupom.
Radijator od lijevanog aluminija
Troškovi proizvodnje se mogu kontrolirati, ali se krila za raspršivanje topline ne mogu učiniti tankima, što otežava povećanje područja rasipanja topline. Uobičajeno korišteni materijali za livenje pod pritiskom za hladnjake LED lampi su ADC10 i ADC12.
Stisnuti aluminijski radijator
Cijeđenje tekućeg aluminija u oblik kroz fiksni kalup, a zatim rezanje šipke u željeni oblik hladnjaka putem strojne obrade, izaziva veće troškove obrade u kasnijim fazama. Krila za odvod topline mogu biti vrlo tanka, s maksimalnim proširenjem područja odvođenja topline. Kada krila za disipaciju topline rade, ona automatski formiraju konvekciju zraka za raspršivanje topline, a učinak disipacije topline je dobar. Najčešće korišteni materijali su AL6061 i AL6063.
Štancani aluminijski radijator
To se postiže utiskivanjem i izvlačenjem ploča od čelika i aluminijske legure pomoću strojeva i kalupa za oblikovanje radijatora u obliku šalice. Utisnuti radijatori imaju glatke unutarnje i vanjske rubove, ali ograničeno područje rasipanja topline zbog nedostatka krila. Najčešće korišteni materijali od aluminijskih legura su 5052, 6061 i 6063. Dijelovi za utiskivanje imaju nisku kvalitetu i visoku iskoristivost materijala, što ih čini jeftinim rješenjem.
Toplinska vodljivost radijatora od aluminijskih legura idealna je i prikladna za izolirane prekidače napajanja konstantnom strujom. Za neizolirana napajanja konstantnom strujom s prekidačem, potrebno je izolirati AC i DC, visokonaponska i niskonaponska napajanja kroz konstrukcijski dizajn rasvjetnih tijela kako bi prošli CE ili UL certifikat.
Plastificirani aluminijski radijator
To je hladnjak s plastičnom ljuskom koja provodi toplinu i aluminijskom jezgrom. Toplinski vodljiva plastika i aluminijska jezgra za odvođenje topline izlivena su u jednom potezu na stroju za injekcijsko prešanje, a aluminijska jezgra za odvođenje topline koristi se kao ugrađeni dio, koji zahtijeva prethodnu mehaničku obradu. Toplina LED kuglica brzo se prenosi na toplinski vodljivu plastiku kroz aluminijsku jezgru za raspršivanje topline. Toplinski vodljiva plastika koristi svoja višestruka krila za stvaranje rasipanja topline konvekcijom zraka i zrači dio topline na svoju površinu.
Aluminijski radijatori omotani plastikom općenito koriste izvorne boje toplinski vodljive plastike, bijelu i crnu. Crni aluminijski radijatori omotani plastikom imaju bolji učinak rasipanja topline zračenjem. Toplinski vodljiva plastika vrsta je termoplastičnog materijala koji se lako oblikuje injekcijskim prešanjem zbog njegove fluidnosti, gustoće, žilavosti i čvrstoće. Ima izvrsnu otpornost na cikluse toplinskog udara i izvrsnu izolacijsku izvedbu. Plastika koja vodi toplinu ima veći koeficijent zračenja od običnih metalnih materijala.
Gustoća toplinski vodljive plastike je 40% manja od gustoće tlačno lijevanog aluminija i keramike. Za radijatore istog oblika, težina plastificiranog aluminija može se smanjiti za gotovo jednu trećinu; U usporedbi sa svim aluminijskim radijatorima, ima niže troškove obrade, kraće cikluse obrade i niže temperature obrade; Gotov proizvod nije krhak; Kupci mogu osigurati vlastite strojeve za injekcijsko prešanje za diferencirani dizajn izgleda i proizvodnju rasvjetnih tijela. Aluminijski radijator omotan plastikom ima dobru izolaciju i lako je zadovoljiti sigurnosne propise.
Plastični radijator visoke toplinske vodljivosti
Plastični radijatori visoke toplinske vodljivosti nedavno se brzo razvijaju. Plastični radijatori visoke toplinske vodljivosti vrsta su svih plastičnih radijatora s toplinskom vodljivošću desetke puta većom od obične plastike, dosežući 2-9w/mk, te imaju izvrsnu toplinsku vodljivost i sposobnost zračenja; Nova vrsta izolacije i materijala za raspršivanje topline koji se može primijeniti na različite snage svjetiljki, a može se široko koristiti u raznim LED svjetiljkama u rasponu od 1W do 200W.
Plastika visoke toplinske vodljivosti može izdržati AC 6000 V i prikladna je za korištenje neizoliranog napajanja konstantnom strujom s prekidačem i visokonaponskog linearnog napajanja konstantnom strujom HVLED-a. Neka ova LED rasvjetna tijela lako prođu stroge sigurnosne preglede kao što su CE, TUV, UL, itd. HVLED radi u stanju visokog napona (VF=35-280VDC) i niske struje (IF=20-60mA), što smanjuje toplinu generacija HVLED bead boarda. Plastični radijatori visoke toplinske vodljivosti mogu se izraditi korištenjem tradicionalnih strojeva za brizganje ili ekstruziju.
Jednom formiran, gotov proizvod ima visoku glatkoću. Značajno poboljšanje produktivnosti, s visokom fleksibilnošću u dizajnu stila, dopuštajući dizajnerima da u potpunosti iskoriste svoje koncepte dizajna. Plastični radijator visoke toplinske vodljivosti izrađen je od polimerizacije PLA (kukuruznog škroba), koja je potpuno razgradiva, bez ostataka i kemijskog onečišćenja. U proizvodnom procesu nema zagađenja teškim metalima, nema kanalizacije niti ispušnih plinova, što zadovoljava globalne ekološke zahtjeve.
PLA molekule unutar plastičnog hladnjaka visoke toplinske vodljivosti gusto su nabijene metalnim ionima u nanorazmjeru, koji se mogu brzo kretati na visokim temperaturama i povećati energiju toplinskog zračenja. Njegova vitalnost je bolja od vitalnosti metalnih tijela koja odvode toplinu. Plastični hladnjak visoke toplinske vodljivosti otporan je na visoke temperature i ne lomi se niti deformira pet sati na 150 ℃. Kada se primjenjuje s visokonaponskim linearnim rješenjem konstantne struje IC pogona, ne zahtijeva elektrolitske kondenzatore ili induktore velikog volumena, što uvelike poboljšava životni vijek LED svjetala. To je rješenje za neizolirano napajanje visoke učinkovitosti i niske cijene. Posebno pogodan za primjenu fluorescentnih cijevi i rudarskih svjetiljki velike snage.
Plastični radijatori visoke toplinske vodljivosti mogu se dizajnirati s mnogo preciznih krila za raspršivanje topline, koja mogu biti vrlo tanka kako bi se maksimalno povećalo područje rasipanja topline. Kada krila za raspršivanje topline rade, ona automatski stvaraju konvekciju zraka za raspršivanje topline, što rezultira boljim učinkom rasipanja topline. Toplina LED kuglica izravno se prenosi na krilo za disipaciju topline kroz plastiku visoke toplinske vodljivosti i brzo se raspršuje konvekcijom zraka i površinskim zračenjem.
Plastični radijatori visoke toplinske vodljivosti imaju manju gustoću od aluminija. Gustoća aluminija je 2700 kg/m3, dok je gustoća plastike 1420 kg/m3, što je gotovo polovica aluminija. Stoga je za radijatore istog oblika težina plastičnih radijatora samo 1/2 aluminijskih. A obrada je jednostavna, a ciklus kalupljenja može se skratiti za 20-50%, što također smanjuje troškove energije.
Vrijeme objave: 30. kolovoza 2024