مقارنة بين خمسة أنواع من مشعات الحرارة لتركيبات الإضاءة LED

إن التحدي التقني الأكبر الذي يواجه تركيبات الإضاءة LED حاليًا هو مشكلة تبديد الحرارة. يؤدي ضعف تبديد الحرارة إلى أن يصبح مصدر الطاقة لمشغل LED والمكثفات الكهروليتية عقبات في تطوير تركيبات الإضاءة LED، فضلاً عن كونه سببًا للشيخوخة المبكرة لمصدر ضوء LED.

 

في الوقت الحاضر، عندما يتم تشغيل مصدر ضوء LED، يتم تحويل حوالي 30٪ من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، بينما يتم تحويل الباقي إلى طاقة حرارية. لذلك، فإن تبديد هذه الكمية الكبيرة من الحرارة بسرعة هو الجانب الفني الرئيسي لتصميم تركيبات LED. يجب تبديد الطاقة الحرارية من خلال التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع الحراري. فقط من خلال تبديد الحرارة بسرعة يمكن تقليل درجة حرارة التجويف داخل تركيبات LED بشكل فعال، وحماية مصدر الطاقة من العمل في بيئة ذات درجة حرارة عالية ومستمرة، ومنع مصدر ضوء LED من الشيخوخة المبكرة بسبب التشغيل طويل الأمد في درجات حرارة عالية.

 

دعونا نتبع ZP HEAT SINK لاستكشاف مسارات تبديد الحرارة لتركيبات الإضاءة LED:

نظرًا لأن مصادر ضوء LED لا تحتوي على الأشعة تحت الحمراء أو فوق البنفسجية، فهي لا تتمتع بقدرات تبديد الحرارة الإشعاعية. لذلك، لا يمكن لمسار تبديد الحرارة لتركيبات الإضاءة LED الاعتماد إلا على مشتتات الحرارة المدمجة بشكل وثيق مع لوحة خرز مصباح LED لتبديد الحرارة. يجب أن تتمتع مشتتات الحرارة بوظائف التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع الحراري.

 

تعتمد أي وحدة تبديد حرارة، بالإضافة إلى توصيل الحرارة بسرعة من مصدر الحرارة إلى سطح وحدة التبديد الحراري، بشكل أساسي على الحمل الحراري والإشعاع لتبديد الحرارة في الهواء. لا تتناول عملية التوصيل الحراري سوى مسار النقل، في حين أن الحمل الحراري هو الوظيفة الرئيسية لوحدة التبديد الحراري. يتم تحديد أداء تبديد الحرارة بشكل أساسي من خلال مساحة تبديد الحرارة والشكل وقدرة الحمل الحراري الطبيعي. تلعب الإشعاعات الحرارية دورًا تكميليًا فقط.

 

تتضمن طرق تبديد الحرارة الشائعة مشعات حرارية من الألومنيوم المصبوب، ومشعات حرارية من الألومنيوم المبثوق، ومشعات حرارية من الألومنيوم المختوم، ومشعات حرارية من الألومنيوم والبلاستيك المركب، ومشعات حرارية بلاستيكية ذات موصلية حرارية عالية.

 

مشتت حراري من الألومنيوم المصبوب
يمكن التحكم في تكلفة الإنتاج، ولكن لا يمكن تصنيع زعانف التبريد بشكل رقيق، مما يجعل من الصعب زيادة مساحة تبديد الحرارة إلى أقصى حد. المواد المصبوبة الشائعة لمبددات حرارة مصابيح LED هي ADC10 وADC12.

 

مشتت حراري من الألومنيوم المبثوق
يتم تشكيل الألومنيوم السائل من خلال قالب ثابت، ثم يتم قطع الشريط إلى الشكل المطلوب للمشتت الحراري من خلال التصنيع، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف المعالجة اللاحقة. يمكن تصنيع زعانف التبريد بشكل رفيع للغاية ومتعدد، مما يؤدي إلى توسيع منطقة تبديد الحرارة بشكل كبير. تشكل زعانف التبريد تلقائيًا حملًا حراريًا للهواء لتبديد الحرارة أثناء العمل، مما يؤدي إلى تبديد الحرارة بشكل أفضل. المواد الشائعة هي AL6061 و AL6063.

 

 

مشتت حراري من الألومنيوم المختوم
باستخدام مكبس الثقب والقوالب، يتم ختم وسحب ألواح من سبائك الفولاذ أو الألومنيوم لتشكيل مشتتات حرارية على شكل كوب. تكون الأطراف الداخلية والخارجية لمشتتات الحرارة المختومة ناعمة، لكن مساحة تبديد الحرارة محدودة بسبب عدم وجود زعانف. المواد الشائعة من سبائك الألومنيوم هي 5052 و6061 و6063. الأجزاء المختومة خفيفة الوزن وتتمتع باستهلاك عالٍ للمواد، مما يجعل هذا حلاً منخفض التكلفة.

 

 

إن الموصلية الحرارية لمبددات الحرارة المصنوعة من سبائك الألومنيوم مثالية نسبيًا، مما يجعلها مناسبة لإمدادات الطاقة ذات التيار المستمر المعزولة. بالنسبة لإمدادات الطاقة ذات التيار المستمر غير المعزولة، يجب أن يضمن التصميم الهيكلي للمصباح عزل مصادر الطاقة AC وDC والجهد العالي والجهد المنخفض لاجتياز شهادة CE أو UL.

 

مشتت حراري مركب من الألومنيوم والبلاستيك
هذا هو المشتت الحراري مع غلاف بلاستيكي حراري ولب من الألومنيوم. يتم تشكيل البلاستيك الحراري ولب المشتت الحراري المصنوع من الألومنيوم في خطوة واحدة على آلة قولبة بالحقن، مع معالجة قلب المشتت الحراري المصنوع من الألومنيوم مسبقًا كجزء مدمج. يتم توصيل الحرارة من خرزات مصباح LED بسرعة إلى البلاستيك الحراري من خلال قلب المشتت الحراري المصنوع من الألومنيوم. يشكل البلاستيك الحراري الحمل الحراري بأجنحته المتعددة لتبديد الحرارة ويشع جزءًا من الحرارة من سطحه.

 

 

كثافة البلاستيك الحراري مقارنة بالألمنيوم المصبوب والسيراميك
كثافة البلاستيك الحراري أقل بنسبة 40% من كثافة الألمنيوم المصبوب والسيراميك. بالنسبة لمبددات الحرارة من نفس الشكل، يمكن تقليل وزن مبدد الحرارة المصنوع من الألمنيوم والبلاستيك المركب بنحو الثلث. وبالمقارنة مع مبددات الحرارة المصنوعة بالكامل من الألمنيوم، تكون تكلفة المعالجة أقل، ودورة المعالجة أقصر، ودرجة حرارة المعالجة أقل. المنتج النهائي ليس من السهل كسره. يمكن للعملاء استخدام آلات القولبة بالحقن الخاصة بهم لإنتاج تركيبات الإضاءة بتصميمات مختلفة. تتمتع مبددات الحرارة المصنوعة من الألمنيوم والبلاستيك المركب بخصائص عزل جيدة وتجتاز معايير السلامة بسهولة.

 

 

مشتت حراري بلاستيكي ذو موصلية حرارية عالية
إن المبدد الحراري البلاستيكي ذو الموصلية الحرارية العالية هو مبدد حراري بلاستيكي بالكامل مع معامل توصيل حراري أعلى بعشرات المرات من البلاستيك العادي، حيث يصل إلى 2-9 وات/متر·ك. يتمتع بقدرات توصيل حراري وإشعاع حراري ممتازة. إنه نوع جديد من مواد تبديد الحرارة العازلة القابلة للتطبيق على مصابيح الطاقة المختلفة، ويستخدم على نطاق واسع في مصابيح LED التي تتراوح من 1 وات إلى 200 وات.

يتمتع البلاستيك عالي التوصيل الحراري بمستوى جهد تحمل يصل إلى 6000 فولت تيار متردد، وهو مناسب للاستخدام مع مصادر طاقة التيار المستمر غير المعزولة ومصادر طاقة التيار المستمر الخطية عالية الجهد HVLED. وهذا يجعل من السهل على تركيبات الإضاءة LED هذه اجتياز اختبارات السلامة الصارمة مثل CE وTUV وUL. تعمل HVLED تحت جهد عالي (VF=35-280VDC) وتيار منخفض (IF=20-60mA)، مما يقلل من الحرارة الناتجة عن لوحة خرز مصباح HVLED. يمكن تصنيع مشعات الحرارة البلاستيكية عالية التوصيل الحراري باستخدام آلات القولبة بالحقن والبثق التقليدية.

 

داخل المشتت الحراري البلاستيكي عالي التوصيل الحراري، يتم توزيع أيونات معدنية بحجم النانو بكثافة بين جزيئات PLA، والتي يمكن أن تتحرك بسرعة في درجات حرارة عالية، مما يزيد من طاقة الإشعاع الحراري. نشاطها متفوق على نشاط المشتتات الحرارية المصنوعة من المواد المعدنية. المشتتات الحرارية البلاستيكية عالية التوصيل الحراري مقاومة لدرجات الحرارة العالية، ولا تتشقق أو تتشوه بعد خمس ساعات عند 150 درجة. عند استخدامها مع مخططات محرك IC ذات التيار المستمر الخطي عالي الجهد، فإنها لا تتطلب مكثفات إلكتروليتية ومحثات كبيرة، مما يعزز بشكل كبير من عمر مصباح LED بالكامل. توفر مخططات إمداد الطاقة غير المعزولة كفاءة عالية وتكلفة منخفضة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات في الأنابيب الفلورية والمصابيح الصناعية والتعدينية عالية الطاقة.

 

يمكن تصميم مشعات الحرارة البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية العالية مع العديد من زعانف التبريد الدقيقة. يمكن صنع زعانف التبريد رقيقة جدًا ومتعددة، مما يؤدي إلى توسيع مساحة تبديد الحرارة بشكل كبير. تشكل زعانف التبريد تلقائيًا حملًا حراريًا للهواء لتبديد الحرارة أثناء العمل، مما يؤدي إلى تبديد جيد للحرارة. يتم توصيل الحرارة من خرزات مصباح LED مباشرة إلى زعانف التبريد من خلال البلاستيك ذي الموصلية الحرارية العالية ويتم تبديدها بسرعة من خلال الحمل الحراري للهواء والإشعاع السطحي.

 

كثافة مشعات الحرارة البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية العالية أخف من كثافة الألومنيوم. تبلغ كثافة الألومنيوم 2700 كجم/م³، بينما تبلغ كثافة البلاستيك 1420 كجم/م³، أي ما يقرب من نصف كثافة الألومنيوم. لذلك، بالنسبة لمشتتات الحرارة ذات الشكل نفسه، فإن وزن مشتتات الحرارة البلاستيكية هو نصف وزن الألومنيوم فقط. علاوة على ذلك، فإن المعالجة بسيطة، حيث يتم تقصير دورة التشكيل بنسبة 20-50٪، مما يقلل أيضًا من التكلفة.

 

تم مشاركة ما سبق بواسطة الفريق الفني لشركة ZP HEAT SINK. يرجى الاستمرار في متابعة ZP HEAT SINK للحصول على المزيد من المحتوى المثير.