Sammenligning av fem typer varmeavledere for LED-lysarmaturer

Den største tekniske utfordringen som LED-belysningsarmaturer står overfor for tiden, er spørsmålet om varmeavledning. Dårlig varmeavledning fører til at LED-driverens strømforsyning og elektrolytiske kondensatorer blir flaskehalser i videreutviklingen av LED-lysarmaturer, samt årsaken til for tidlig aldring av LED-lyskilden.

 

For tiden, når LED-lyskilden er slått på, omdannes omtrent 30 % av den elektriske energien til lysenergi, mens resten omdannes til termisk energi. Derfor er raskt å spre denne store mengden varme det viktigste tekniske aspektet ved strukturell design av LED-armaturer. Termisk energi må spres gjennom varmeledning, varmekonveksjon og varmestråling. Bare ved raskt å spre varme kan hulromstemperaturen inne i LED-armaturen effektivt reduseres, beskytte strømforsyningen fra å fungere i et vedvarende høytemperaturmiljø og forhindre at LED-lyskilden eldes for tidlig på grunn av langvarig høytemperaturdrift.

 

La oss følge ZP HEAT SINK for å utforske varmespredningsbanene til LED-belysningsarmaturer:

Siden LED-lyskilder ikke har infrarøde eller ultrafiolette stråler, har de ikke strålingsvarmespredningsevne. Derfor kan varmespredningsveien til LED-belysningsarmaturer bare stole på kjøleribber tett kombinert med LED-lampens perlebrett for å spre varme. Varmeavledere må ha funksjonene varmeledning, varmekonveksjon og varmestråling.

 

Enhver kjøleribbe, i tillegg til å raskt lede varme fra varmekilden til overflaten av kjøleribben, er først og fremst avhengig av konveksjon og stråling for å spre varme ut i luften. Varmeledning adresserer kun overføringsveien, mens varmekonveksjon er hovedfunksjonen til kjøleribben. Ytelsen til varmespredning bestemmes hovedsakelig av varmespredningsområdet, formen og evnen til naturlig konveksjon. Varmestråling spiller bare en supplerende rolle.

 

Vanlige varmeavledningsmetoder inkluderer kjøleribber i formstøpt aluminium, ekstrudert aluminium kjøleribber, stemplet aluminium kjøleribber, aluminium-plast kompositt kjøleribber og plast kjøleribber med høy varmeledningsevne.

 

Varmeavleder i formstøpt aluminium
Produksjonskostnaden er kontrollerbar, men kjøleribbene kan ikke gjøres tynne, noe som gjør det vanskelig å maksimere varmeavledningsområdet. Vanlige støpematerialer for LED-lampe kjøleribber er ADC10 og ADC12.

 

Ekstrudert aluminium kjøleribbe
Flytende aluminium ekstruderes til form gjennom en fast form, og deretter kuttes stangen til den nødvendige formen til kjøleribben gjennom maskinering, noe som fører til høyere etterbehandlingskostnader. Kjølefinnene kan gjøres veldig tynne og mange, noe som utvider varmeavledningsområdet kraftig. Kjølefinnene danner automatisk luftkonveksjon for å spre varme under arbeid, noe som resulterer i bedre varmespredning. Vanlige materialer er AL6061 og AL6063.

 

 

Stemplet aluminium kjøleribbe
Ved hjelp av en stansepresse og form, stemples og trekkes stål- eller aluminiumslegeringsplater for å danne koppformede kjøleribber. De indre og ytre periferiene til de stemplede kjøleribbene er glatte, men varmeavledningsområdet er begrenset på grunn av mangelen på finner. Vanlige aluminiumslegeringsmaterialer er 5052, 6061 og 6063. Stemplede deler er lette og har høy materialutnyttelse, noe som gjør dette til en rimelig løsning.

 

 

Den termiske ledningsevnen til kjøleribber i aluminiumslegering er relativt ideell, noe som gjør dem egnet for isolert svitsjing med konstant strømforsyning. For ikke-isolerte svitsjende konstantstrømstrømforsyninger, må den strukturelle utformingen av lampen sikre isolering av AC og DC, høyspennings- og lavspenningsstrømforsyninger for å bestå CE- eller UL-sertifisering.

 

Kompositt kjøleribbe av aluminium-plast
Dette er en kjøleribbe med et termisk plastskall og en aluminiumskjerne. Den termiske plasten og aluminiums kjøleribbekjernen er støpt i ett trinn på en sprøytestøpemaskin, med aluminiums kjøleribbekjernen forhåndsbehandlet som en innebygd del. Varmen fra LED-lampekulene ledes raskt til den termiske plasten gjennom kjøleribbekjernen i aluminium. Den termiske plasten danner luftkonveksjon med sine flere vinger for å spre varme og stråler ut deler av varmen fra overflaten.

 

 

Termisk plasttetthet sammenlignet med støpt aluminium og keramikk
Tettheten til termisk plast er 40 % mindre enn for støpt aluminium og keramikk. For kjøleribber med samme form kan vekten av en aluminium-plastkompositt kjøleribbe reduseres med nesten en tredjedel. Sammenlignet med kjøleribber i aluminium er prosesseringskostnadene lavere, prosesseringssyklusen er kortere og prosesseringstemperaturen er lavere. Det ferdige produktet er ikke lett å knuse. Kunder kan bruke sine egne sprøytestøpemaskiner for å produsere lysarmaturer med differensiert design. Aluminium-plast kompositt kjøleribber har gode isolasjonsegenskaper og passerer lett sikkerhetsstandarder.

 

 

Plast kjøleribbe med høy termisk ledningsevne
En kjøleribbe av plast med høy termisk ledningsevne er en kjøleribbe i hel plast med en varmeledningskoeffisient dusinvis av ganger høyere enn vanlig plast, og når 2-9 W/m·K. Den har utmerket varmeledning og varmestrålingsevne. Det er en ny type isolerende varmeavledningsmateriale som kan brukes til forskjellige strømlamper, mye brukt i LED-lamper fra 1W til 200W.

Plast med høy varmeledningsevne har et tålespenningsnivå på opptil AC 6000V, egnet for bruk med ikke-isolerte svitsjende konstantstrømstrømforsyninger og HVLED høyspennings lineære konstantstrømstrømforsyninger. Dette gjør det enkelt for slike LED-lysarmaturer å bestå strenge sikkerhetstester som CE, TUV og UL. HVLED opererer under høy spenning (VF=35-280VDC) og lav strøm (IF=20-60mA), noe som reduserer varmen som genereres av HVLED-lampens perlebrett. Plastkjøleribber med høy varmeledningsevne kan produseres ved bruk av tradisjonelle sprøytestøpings- og ekstruderingsmaskiner.

 

Inne i plastkjøleribben med høy termisk ledningsevne er metallioner i nanostørrelse tett fordelt blant PLA-molekyler, som kan bevege seg raskt ved høye temperaturer, noe som øker varmestrålingsenergien. Dens aktivitet er overlegen den til varmeavledere i metallmateriale. Plastkjøleribber med høy varmeledningsevne er motstandsdyktige mot høye temperaturer, sprekker ikke eller deformeres etter fem timer ved 150 grader. Når de brukes med høyspennings lineære konstantstrøm IC-drivsystemer, krever de ikke elektrolytiske kondensatorer og store induktorer, noe som øker levetiden til hele LED-lampen betydelig. Ikke-isolerte strømforsyningssystemer tilbyr høy effektivitet og lave kostnader, noe som gjør dem spesielt egnet for bruk i lysstoffrør og høyeffekts industri- og gruvelamper.

 

Plastkjøleribber med høy varmeledningsevne kan utformes med mange fine kjøleribber. Kjølefinnene kan gjøres veldig tynne og mange, noe som utvider varmeavledningsområdet kraftig. Kjølefinnene danner automatisk luftkonveksjon for å spre varme under arbeid, noe som resulterer i god varmespredning. Varmen fra LED-lampekulene ledes direkte til kjølefinnene gjennom plasten med høy termisk ledningsevne og forsvinner raskt gjennom luftkonveksjon og overflatestråling.

 

Tettheten til kjøleribber i plast med høy varmeledningsevne er lettere enn aluminium. Tettheten til aluminium er 2700 kg/m³, mens tettheten til plast er 1420 kg/m³, omtrent halvparten av aluminium. Derfor, for kjøleribber med samme form, er vekten til kjøleribber i plast bare halvparten av aluminium. Dessuten er behandlingen enkel, med støpesyklusen forkortet med 20-50 %, noe som også reduserer kostnadene.

 

Ovennevnte deles av ZP HEAT SINK tekniske team. Fortsett å følge ZP HEAT SINK for mer spennende innhold.