Obecnie największym problemem technicznymOświetlenie LEDjest odprowadzanie ciepła. Słabe odprowadzanie ciepła doprowadziło do tego, że zasilacz LED i kondensator elektrolityczny stały się krótką płytką dla dalszego rozwoju oświetlenia LED i przyczyną przedwczesnego starzenia się źródła światła LED.

W schemacie oświetleniowym wykorzystującym źródła światła LED NN, ze względu na źródło światła LED pracujące przy niskim napięciu (VF=3,2V) i wysokim natężeniu (IF=300-700mA), wydzielanie ciepła jest duże. Tradycyjne oprawy oświetleniowe mają ograniczoną przestrzeń, a małe radiatory trudno szybko odprowadzają ciepło. Pomimo przyjęcia różnych schematów chłodzenia, wyniki nie były zadowalające, co stało się dla nich problemem nierozwiązywalnymOprawy oświetleniowe LED. Zawsze staramy się znaleźć niedrogie materiały rozpraszające ciepło, łatwe w użyciu i charakteryzujące się dobrą przewodnością cieplną.

Obecnie około 30% energii elektrycznej źródeł światła LED po włączeniu zostaje zamienione na energię świetlną, a pozostała część na energię cieplną. Dlatego też jak najszybsze wyeksportowanie jak największej ilości energii cieplnej jest kluczową technologią w projektowaniu konstrukcyjnym opraw oświetleniowych LED. Energia cieplna musi zostać rozproszona poprzez przewodzenie ciepła, konwekcję i promieniowanie. Tylko poprzez jak najszybsze odprowadzenie ciepła można obniżyć temperaturę wnęki wewnątrzLampa LEDskutecznie zmniejszyć, zasilacz zabezpieczyć przed pracą w długotrwałym środowisku o wysokiej temperaturze i uniknąć przedwczesnego starzenia się źródła światła LED spowodowanego długotrwałą pracą w wysokiej temperaturze.

Metody odprowadzania ciepła w oprawach oświetleniowych LED

Ponieważ źródła światła LED nie emitują promieniowania podczerwonego ani ultrafioletowego, nie mają funkcji rozpraszania ciepła przez promieniowanie. Ścieżkę rozpraszania ciepła w oprawach oświetleniowych LED można uzyskać wyłącznie za pomocą radiatorów ściśle połączonych z koralikami LED. Grzejnik musi spełniać funkcje przewodzenia ciepła, konwekcji ciepła i promieniowania cieplnego.

Każdy grzejnik, oprócz możliwości szybkiego przekazywania ciepła ze źródła ciepła na powierzchnię grzejnika, w dużej mierze opiera się na konwekcji i promieniowaniu, aby odprowadzić ciepło do powietrza. Przewodzenie ciepła rozwiązuje jedynie drogę przenoszenia ciepła, podczas gdy konwekcja cieplna jest główną funkcją grzejnika. Wydajność rozpraszania ciepła zależy głównie od obszaru rozpraszania ciepła, kształtu i intensywności naturalnej konwekcji, podczas gdy promieniowanie cieplne jest jedynie funkcją pomocniczą.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli odległość źródła ciepła od powierzchni grzejnika jest mniejsza niż 5 mm, o ile przewodność cieplna materiału jest większa niż 5, jego ciepło może być eksportowane, a pozostałe rozpraszanie ciepła musi być zdominowane przez konwekcję cieplną .

Większość źródeł oświetlenia LED nadal wykorzystuje diody LED o niskim napięciu (VF=3,2V) i wysokim natężeniu (IF=200-700mA). Ze względu na wysoką temperaturę podczas pracy należy stosować stopy aluminium o wysokiej przewodności cieplnej. Zwykle są to grzejniki z odlewanego ciśnieniowo aluminium, grzejniki z wytłaczanego aluminium i grzejniki z tłoczonego aluminium. Odlewany ciśnieniowo grzejnik aluminiowy to technologia odlewania ciśnieniowego części, która polega na wlaniu ciekłego stopu cynku i miedzi do otworu zasilającego maszyny odlewniczej, a następnie wlaniu go do wcześniej zaprojektowanej formy o zadanym kształcie.

Grzejnik z odlewanego ciśnieniowo aluminium

Koszt produkcji można kontrolować, a skrzydełko rozpraszające ciepło nie może być cienkie, co utrudnia maksymalizację obszaru rozpraszania ciepła. Powszechnie stosowanymi materiałami do odlewania ciśnieniowego promienników lamp LED są ADC10 i ADC12.

Chłodnica z wytłaczanego aluminium

Ciekłe aluminium jest wytłaczane do odpowiedniego kształtu przez stałą formę, a następnie pręt jest obrabiany i cięty do pożądanego kształtu radiatora, co skutkuje wyższymi kosztami przetwarzania na późniejszym etapie. Skrzydło odprowadzające ciepło może być bardzo cienkie, z maksymalnym rozszerzeniem obszaru rozpraszania ciepła. Gdy skrzydło rozpraszające ciepło działa, automatycznie tworzy konwekcję powietrza w celu rozproszenia ciepła, a efekt rozpraszania ciepła jest dobry. Powszechnie stosowanymi materiałami są AL6061 i AL6063.

Tłoczony grzejnik aluminiowy

Jest to proces tłoczenia i podnoszenia płyt ze stali i stopów aluminium za pomocą stempla i formy w celu utworzenia grzejnika w kształcie miseczki. Tłoczony grzejnik ma gładki obwód wewnętrzny i zewnętrzny, a powierzchnia odprowadzania ciepła jest ograniczona ze względu na brak skrzydełek. Powszechnie stosowane materiały ze stopów aluminium to 5052, 6061 i 6063. Części tłoczone mają niską jakość i duże wykorzystanie materiału, co czyni je tanim rozwiązaniem.

Przewodność cieplna grzejników ze stopu aluminium jest idealna i odpowiednia dla izolowanych zasilaczy prądu stałego. W przypadku nieizolowanych zasilaczy prądu stałego z wyłącznikiem konieczne jest odizolowanie zasilaczy prądu przemiennego i stałego, wysokiego i niskiego napięcia poprzez konstrukcję opraw oświetleniowych, aby uzyskać certyfikat CE lub UL.

Grzejnik aluminiowy pokryty tworzywem sztucznym

Jest to radiator z przewodzącą ciepło powłoką z tworzywa sztucznego i aluminiowym rdzeniem. Przewodzący ciepło rdzeń rozpraszający ciepło z tworzywa sztucznego i aluminium formuje się za jednym razem na wtryskarce, a aluminiowy rdzeń rozpraszający ciepło stosuje się jako osadzoną część wymagającą wstępnej obróbki mechanicznej. Ciepło koralików lampowych LED jest szybko przenoszone na przewodzący ciepło plastik poprzez aluminiowy rdzeń rozpraszający ciepło. Plastik termoprzewodzący wykorzystuje swoje liczne skrzydełka do rozpraszania ciepła przez konwekcję powietrzną i wykorzystuje swoją powierzchnię do wypromieniowania części ciepła.

Grzejniki aluminiowe powlekane tworzywem sztucznym zazwyczaj wykorzystują oryginalne kolory tworzywa sztucznego przewodzącego ciepło, biały i czarny. Grzejniki aluminiowe pokryte czarnym tworzywem sztucznym mają lepszy efekt promieniowania i rozpraszania ciepła. Tworzywo termoprzewodzące jest rodzajem materiału termoplastycznego. Płynność, gęstość, wytrzymałość i wytrzymałość materiału można łatwo formować wtryskowo. Ma dobrą odporność na cykle wstrząsów zimnych i gorących oraz doskonałe właściwości izolacyjne. Współczynnik promieniowania tworzywa sztucznego przewodzącego ciepło jest lepszy niż w przypadku zwykłych materiałów metalowych

Gęstość tworzywa termoprzewodzącego jest o 40% mniejsza niż w przypadku odlewanego ciśnieniowo aluminium i ceramiki, a w przypadku grzejników o tym samym kształcie masę aluminium powlekanego tworzywem sztucznym można zmniejszyć o prawie jedną trzecią; W porównaniu ze wszystkimi grzejnikami aluminiowymi koszt przetwarzania jest niski, cykl przetwarzania jest krótki, a temperatura przetwarzania jest niska; Gotowy produkt nie jest kruchy; Własną wtryskarkę klienta można wykorzystać do projektowania zróżnicowanego wyglądu i produkcji opraw oświetleniowych. Grzejnik aluminiowy pokryty tworzywem sztucznym ma dobre właściwości izolacyjne i jest łatwy do spełnienia przepisów bezpieczeństwa.

Grzejnik z tworzywa sztucznego o wysokiej przewodności cieplnej

Ostatnio szybko rozwinęły się grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej. Wszystkie grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej to grzejniki z tworzyw sztucznych, których przewodność cieplna jest kilkadziesiąt razy wyższa niż w przypadku zwykłych tworzyw sztucznych, osiągająca 2-9 w/mk, oraz doskonałe właściwości przewodzenia ciepła i promieniowania; Nowy rodzaj materiału izolacyjnego i rozpraszającego ciepło, który można zastosować w lampach o różnej mocy i który może być szeroko stosowany w różnych lampach LED o mocy od 1 W do 200 W.

Plastik o wysokiej przewodności cieplnej wytrzymuje napięcie do 6000 V AC, dzięki czemu nadaje się do stosowania nieizolowanych zasilaczy prądu stałego z przełącznikiem i liniowych zasilaczy prądu stałego o wysokim napięciu z HVLED. Sprawiają, że tego typu oprawy oświetleniowe LED są łatwe do spełnienia rygorystycznych przepisów bezpieczeństwa, takich jak CE, TUV, UL itp. HVLED działa przy wysokim napięciu (VF=35-280VDC) i niskim prądzie (IF=20-60mA), co zmniejsza nagrzewanie płytki koralikowej HVLED. Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej można stosować w tradycyjnych wtryskarkach i wytłaczarkach.

Po uformowaniu gotowy produkt ma wysoką gładkość. Znacząco poprawiając produktywność, przy dużej elastyczności projektowania stylizacji, może w pełni wykorzystać filozofię projektowania projektanta. Plastikowy grzejnik o wysokiej przewodności cieplnej jest wykonany z polimeryzacji PLA (skrobi kukurydzianej), w pełni ulega rozkładowi, nie zawiera pozostałości i nie zawiera zanieczyszczeń chemicznych. Proces produkcyjny nie powoduje zanieczyszczeń metalami ciężkimi, ścieków ani gazów spalinowych, spełniając globalne wymagania środowiskowe.

Cząsteczki PLA wewnątrz plastikowego korpusu rozpraszającego ciepło o wysokiej przewodności cieplnej są gęsto upakowane nanojonami metali, które mogą szybko poruszać się w wysokich temperaturach i zwiększać energię promieniowania cieplnego. Jego żywotność jest lepsza niż w przypadku elementów rozpraszających ciepło z materiału metalowego. Plastikowy grzejnik o wysokiej przewodności cieplnej jest odporny na wysoką temperaturę i nie pęka ani nie odkształca się przez pięć godzin w temperaturze 150 ℃. Dzięki zastosowaniu schematu liniowego napędu IC wysokiego napięcia prądu stałego nie jest potrzebny kondensator elektrolityczny i duża indukcyjność, co znacznie poprawia żywotność całej lampy LED. Nieizolowany schemat zasilania charakteryzuje się wysoką wydajnością i niskim kosztem. Szczególnie nadaje się do stosowania w świetlówkach oraz lampach przemysłowych i górniczych dużej mocy.

Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej można zaprojektować z wieloma precyzyjnymi żebrami rozpraszającymi ciepło, które mogą być bardzo cienkie i mieć maksymalną ekspansję obszaru rozpraszania ciepła. Gdy żebra rozpraszające ciepło działają, automatycznie tworzą konwekcję powietrza w celu rozproszenia ciepła, co zapewnia dobry efekt rozpraszania ciepła. Ciepło koralików lamp LED jest bezpośrednio przenoszone do skrzydła rozpraszającego ciepło przez tworzywo sztuczne o wysokiej przewodności cieplnej i szybko rozpraszane poprzez konwekcję powietrza i promieniowanie powierzchniowe.

Grzejniki plastikowe o wysokiej przewodności cieplnej mają mniejszą gęstość niż aluminium. Gęstość aluminium wynosi 2700 kg/m3, natomiast gęstość tworzywa sztucznego wynosi 1420 kg/m3, czyli około połowę mniej aluminium. Dlatego w przypadku grzejników o tym samym kształcie waga grzejników plastikowych wynosi tylko 1/2 wagi grzejników aluminiowych. Ponadto obróbka jest prosta, a cykl formowania można skrócić o 20-50%, co również zmniejsza siłę napędową kosztów.