Danes, s hitrim razvojem LED, visoko zmogljive LED izkoriščajo trend.Trenutno je največji tehnični problem močne LED razsvetljave odvajanje toplote.Slabo odvajanje toplote vodi do pogonske moči LED in elektrolitskih kondenzatorjev.Postala je kratka tabla za nadaljnji razvoj LED razsvetljave.Vzrok prezgodnjega staranja LED svetlobnega vira.
V shemi svetilke z uporabo svetlobnega vira LED, ker svetlobni vir LED deluje v delovnem stanju z nizko napetostjo (VF=3,2V), visokim tokom (IF=300-700mA), zato je toplota zelo huda.Prostor tradicionalnih svetilk je ozek in radiator majhne površine težko hitro oddaja toploto.Kljub sprejetju različnih shem hlajenja so rezultati nezadovoljivi, LED svetilke postanejo problem brez rešitve.
Trenutno se po vklopu svetlobnega vira LED 20% -30% električne energije pretvori v svetlobno energijo, približno 70% električne energije pa se pretvori v toplotno energijo.Zato je ključna tehnologija oblikovanja strukture LED svetilk čim prej izvoziti toliko toplotne energije.Toplotno energijo je treba odvajati s toplotno prevodnostjo, toplotno konvekcijo in toplotnim sevanjem.
Zdaj pa analizirajmo, kateri dejavniki povzročajo pojav temperature spoja LED:
1. Notranja učinkovitost obeh ni visoka.Ko se elektron združi z luknjo, fotona ni mogoče ustvariti 100 %, kar običajno zmanjša stopnjo rekombinacije nosilca območja PN zaradi "uhajanja toka".Uhajajoči tok, pomnožen z napetostjo, je moč tega dela.To pomeni, da se pretvori v toploto, vendar ta del ne zavzema glavne komponente, ker je učinkovitost notranjih fotonov že blizu 90%.
2. Noben od fotonov, ustvarjenih v notranjosti, ne more izstreliti izven čipa in del glavnega razloga, zakaj se ta končno pretvori v toplotno energijo, je ta, da je ta, imenovana zunanja kvantna učinkovitost, le približno 30 %, od tega se večina pretvori v toplota.
Zato je odvajanje toplote pomemben dejavnik, ki vpliva na intenzivnost osvetlitve LED sijalk.Hladilnik lahko reši problem odvajanja toplote pri LED-sijalkah z nizko osvetlitvijo, vendar hladilno telo ne more rešiti problema odvajanja toplote pri sijalkah visoke moči.
LED hladilne rešitve:
Odvajanje toplote Led se v glavnem začne z dveh vidikov: odvajanje toplote čipa Led pred in za paketom in odvajanje toplote svetilke Led.Odvajanje toplote čipa LED je v glavnem povezano s postopkom izbire substrata in vezja, saj lahko vsaka LED naredi svetilko, zato se toplota, ki jo ustvari čip LED, sčasoma razprši v zrak skozi ohišje svetilke.Če toplota ni dobro odvedena, bo toplotna kapaciteta LED čipa zelo majhna, tako da, če se akumulira nekaj toplote, se bo priključna temperatura čipa hitro povečala, in če bo dolgo deloval pri visoki temperaturi, življenjska doba se bo hitro skrajšala.
Na splošno lahko radiatorje razdelimo na aktivno hlajenje in pasivno hlajenje glede na način, kako se toplota odvaja od radiatorja. Pasivno odvajanje toplote je naravno odvajanje toplote vira toplote LED svetlobnega vira v zrak skozi hladilno telo, in učinek odvajanja toplote je sorazmeren z velikostjo hladilnega telesa. Aktivno hlajenje je prisilno odvzem toplote, ki jo oddaja hladilno telo, prek hladilne naprave, kot je ventilator.Zanj je značilna visoka učinkovitost odvajanja toplote in majhna velikost naprave. Aktivno hlajenje lahko razdelimo na zračno hlajenje, tekočinsko hlajenje, hlajenje toplotnih cevi, hlajenje polprevodnikov, kemično hlajenje itd.
Na splošno morajo običajni zračno hlajeni radiatorji seveda izbrati kovino kot material radiatorja.Zato so se v zgodovini razvoja radiatorjev pojavili tudi naslednji materiali: radiatorji iz čistega aluminija, radiatorji iz čistega bakra in tehnologija kombinacije baker-aluminij.
Celotna svetlobna učinkovitost LED je nizka, zato je temperatura spoja visoka, kar ima za posledico krajšo življenjsko dobo.Da bi podaljšali življenjsko dobo in zmanjšali temperaturo spoja, je treba posvetiti pozornost problemu odvajanja toplote.