Com dissipa la calor un dissipador de calor LED?

El dissipador de calor d'una llum LED és un "sistema de transport de calor" meticulosament dissenyat. El seu objectiu és "transportar" ràpidament la calor generada pel xip LED a l'aire circumdant, evitant que el xip es sobreescalfi i falli.

 

 

Aquest procés es basa principalment en tres mètodes físics fonamentals de transferència de calor: conducció tèrmica, convecció tèrmica i radiació tèrmica. Anem a desglossar aquest procés pas a pas:

 

El procés de dissipació de calor en tres-etapes

 

Pas 1: conducció tèrmica - "Autopista interna"

Aquest és el punt de partida i la base de la transferència de calor.

 

1. Font de calor: quan s'alimenten i emeten llum, els xips LED generen una calor significativa. Aquesta calor es concentra dins del petit xip, formant un "punt calent" d'-alta temperatura.

 

2. Ruta:

El xip es solda primer sobre un substrat metàl·lic (normalment un substrat d'alumini o MCPCB). La capa base del substrat és aïllant, sota la qual hi ha una capa conductora d'alumini. La seva funció principal és conduir ràpidament la calor lateralment lluny del xip.

 

A continuació, aquest substrat metàl·lic s'uneix fortament al cos del dissipador de calor mitjançant greix tèrmic. El greix tèrmic omple els buits d'aire microscòpics (l'aire és un mal conductor de calor), assegurant una transferència de calor eficient.

 

El dissipador de calor en si està fabricat amb materials amb alta conductivitat tèrmica (com l'alumini o, per a solucions{0}}de gamma alta, coure). La calor es dispersa ràpidament per l'estructura interna del dissipador de calor, incloses totes les aletes.

 

El principi bàsic aquí és: mitjançant materials tèrmics superiors i un contacte estret, la calor es transforma ràpidament d'una font "punt" a una font "superficial" a tot el dissipador de calor.

 

 

Segon pas: convecció tèrmica - "Interacció amb l'aire"

Aquesta és l'etapa crítica per dissipar la calor en última instància.

 

1. Augment de la superfície: els dissipadors de calor estan dissenyats amb estructures amb aletes, columnars o agulles-principalment per maximitzar la superfície exposada a l'aire dins d'un volum limitat. Una superfície més gran permet el contacte amb més aire.

 

2. Flux d'aire:

Convecció natural: per a bombetes o accessoris LED de baixa-potència, n'hi ha prou amb la convecció natural. L'aire que s'escalfa al voltant del radiador es torna menys dens i s'eleva, aspirant l'aire circumdant més fresc per substituir-lo. Això crea un cicle de circulació d'aire silenciós i continu que dissipa la calor de manera constant. La "calor" que sents amb la mà és aquest aire calent.

 

Convecció forçada: per a LED d'alta potència-com ara projectors, fars d'automòbils o llums d'escenari, la convecció natural és insuficient. S'afegeixen petits ventiladors al dissipador de calor, utilitzant el flux d'aire forçat per accelerar dràsticament la dissipació de calor. Això és similar a afegir un ventilador a la CPU d'un ordinador.

El principi bàsic aquí és: transferir de manera eficient la calor del dissipador de calor metàl·lic a l'aire en moviment a través d'una gran superfície i flux d'aire.

 

Tercer pas: radiació tèrmica - L'"Ajudant invisible"

Qualsevol objecte amb temperatura emet energia cap a l'exterior en forma d'ones electromagnètiques.

A mesura que el dissipador de calor s'escalfa, també irradia energia infraroja cap a l'exterior, dissipant una part de la seva calor.

En la gestió tèrmica LED, la radiació tèrmica contribueix relativament poc (sobretot a baixes temperatures), però existeix. Pintar la superfície del dissipador de calor de negre o de colors foscos millora el refredament radiatiu perquè les superfícies més fosques tenen una emissivitat més alta. Tanmateix, per motius estètics i resistents a la brutícia-, la majoria dels dissipadors de calor comercials segueixen sent blancs platejats-.

 

 

 

 

Resum: una metàfora viva

Imagineu tot el sistema de refrigeració com un port bulliciós:

El xip LED és una "fàbrica" ​​que produeix contínuament "càrrega de calor".

El greix tèrmic i el substrat metàl·lic són les "-autopistes de mercaderies d'alta velocitat" que connecten la fàbrica amb les carreteres principals.

El cos del dissipador de calor és la gran zona d'emmagatzematge i molls del port.

Les aletes del dissipador de calor són fileres de llits als molls, augmentant significativament la capacitat de càrrega i descàrrega de càrrega simultània.

L'aire són els vaixells de càrrega que transporten mercaderies.

La convecció natural es basa en el transport natural mitjançant corrents d'aigua i vent.

La convecció forçada del ventilador-desplega remolcadors i motors per accelerar la càrrega/descàrrega i el transport.

 

Si el port (sistema de refrigeració) està ben dissenyat-, les mercaderies (calor) es transporten ràpidament, permetent que la fàbrica (xip LED) funcioni a màxima capacitat les 24 hores del dia (emissió de llum). Si el port es congestiona, les atracades són insuficients (petita àrea de dissipació de calor) o no hi ha vaixells de càrrega disponibles (flux d'aire deficient), les mercaderies s'acumulen i, finalment, la fàbrica s'atura (caiguda o fallada de la llum LED).

 

Per tant, un excel·lent disseny del dissipador de calor LED aconsegueix l'equilibri òptim entre tres elements: material (alta conductivitat tèrmica), estructura (gran superfície) i ventilació (afavorint la convecció).

 

ZP HEATSINK està especialitzat en solucions de dissipador de calor personalitzades durant 20 anys. Envieu el vostre requisit a través de https://www.zpheatsink.com/contact-ns o envieu-nos els dibuixos tècnics per correu electrònic a general@zp-aluminium.com per començar el primer pas del vostre projecte de dissipador de calor.

 

Del dibuix a la realitat, ZP t'ajuda a aconseguir-ho.