LED-i aurukambri soojuse hajumise efekt

Suure võimsusega LED-i peamine probleem on "kuumus"

Cree XLamp XR-E testimisaruande kohaselt võib madalam LED-temperatuur pikendada selle kasutusiga ja valgusvoogu.

40millise (1 mm²) LED-kiibi andmed

1W kiip: soojusvoog ligi 100W/CM²

3W kiip: soojusvoog ligi 300W/CM²

Ülaltoodud katsearuande ja andmete põhjal saame teada, et LED-soojuse probleem on peamiselt kõrge soojustiheduse (kuumpunkti) ülekuumenemine, mitte kogu soojusvoog.

Ülekuumenemine keskendub kuumale kohale, see mõjutab LED-i eluiga ja valgusvoogu.

Kuidas lahendada kuumuse fookuse probleem kuumal kohal? Leidsime, et suure tõhususega soojusjaoturid võivad soojust kiiresti hajutada, vältides sellega kuumuse keskendumist kuumadele kohtadele. Ja aurukamber on omamoodi soojuse hajuti, mis suudab soojuse ülikiiresti ära võtta. Selle tööpõhimõte on sarnane soojustoruga.

Aurukambri tööpõhimõte

Theaurukamberon vaakumkamber, mille sisemine sammaskonstruktsioon on tavaliselt valmistatud vasest.

Kui soojus kandub soojusallikast aurustustsooni, hakkab kambris olev jahutusvedelik pärast kuumutamist madalas vaakumkeskkonnas aurustuma. Sel ajal neelab see soojusenergiat ja paisub kiiresti ning gaasis olev jahutus täidab kiiresti kogu kambri. Kui gaas puutub kokku suhteliselt külma alaga, siis see kondenseerub. Aurustumisel kogunenud soojus eraldub kondenseerumisnähtuse tõttu ja kondenseerunud jahutusvedelik naaseb mikrostruktuuri kapillaarkanali kaudu aurustumissoojusallikasse ning seda toimingut korratakse kambris.

Aurukambri tööpõhimõtte kohaselt teame, et:

1. Aurukamber on kahemõõtmeline soojusjuhtivustoode, mis võib teoreetiliselt juhtida suurel hulgal soojust kahemõõtmelises tasapinnalises plaadis.

2. Aurukambrit saab kasutada valgustusmoodulite jaoks.

V: Lihtne geomeetriline struktuur – geomeetrilised kujundid on tavaliselt ruudukujulised ja ümmargused

B: pind ei deformeeru kergesti – aurukambri tolerants on kuni 0,2 mm.

C: Kui jahutusradiaatorist piisab, on temperatuuride erinevus väiksem - kui jahutusradiaator soojust hajutab, on temperatuurimuutus väga väike.

D: Aurukamber saab lahendada ainult soojusülekande probleemi, kuna selle soojusülekande kiirus on väga kiire, kuid soojuse hajumise saavutamiseks tuleb sellele siiski lisada alumiiniumist jahutusradiaator.

Kontrasti eksperiment

Katse 1-Asetage LED alumiiniumradiaatorile, põlema 10 minutit ja seejärel puhuge seda 5 minutiks alalisvooluventilaatoriga.

(Alumiiniumist jahutusradiaator)

Katse 2-Paigutage LED aurukambrile ja alumiiniumradiaatorile, valgustage 10 minutit ja seejärel puhuge seda 5 minutiks alalisvooluventilaatoriga.

(Aurukamber alumiiniumradiaatoril)

12W LED

Infrapunakatse 1 tulemused (kasutage ainult alumiiniumist jahutusradiaatorit)

1-1 : 58 kraadi , 1-2 : 29 kraadi , 1-3 : 28,2 kraadi

Infrapunakatse 2 tulemust (aurukamber + alumiiniumist radiaator)

2-1 : 55,2 kraadi , 2-2 : 31,2 kraadi , 2-3 : 29,2 kraadi

Katse kokkuvõte:

Katse 2 pinnatemperatuur on 3 kraadi madalam kui katse 1 temperatuur.

Aurukamber suurendab LED-i soojusülekandeefekti.

10W soojustakistus

Infrapunakatse 1 tulemused (kasutage ainult alumiiniumist jahutusradiaatorit)

1-1 : 80,4 kraadi 1-2 : 57,6 kraadi 1-3 : 55,5 kraadi

Infrapunakatse 2 tulemust (aurukamber + alumiiniumist radiaator)

2-1 : 67,1 kraadi 2-2 : 57,6 kraadi 2-3 : 56,2 kraadi

Katse kokkuvõte:

Kiibi pinnatemperatuur katses 2 oli madalam kui katses 1 13,3 kraadi. Aurukamber suurendas kiibi soojusjuhtivust ja vähendas soojustakistust.

10W kohene soojustakistus

Infrapunakatse 1 tulemused (kasutage ainult alumiiniumist jahutusradiaatorit)

{{0}}: 29,5 kraadi 1-2 :30,0 kraadi 1-3 : 30,1 kraadi

Infrapunakatse 2 tulemust (aurukamber + alumiiniumist radiaator)

2-1 : 31,5 kraadi 2-2 :32,2 kraadi 2-3 : 32,2 kraadi

Katse kokkuvõte:

Aurukambrit kasutav katse 2 on kiibi temperatuuri osas oluliselt parem kui katse 1 ja säilitab 13-15oC temperatuurimuutuse 1-10 minutiga töötamiseks. See tähendab, et aurukambri kasutamine võib vähendada kiibi ja jahutusradiaatori vahelist soojustakistust ning vähendada ristmiku temperatuuri samades sisselülitatud tingimustes.

Eksperimentaalne järeldus: aurukamber suurendab kiibi soojusjuhtivust ja vähendab soojustakistust

Kuidas rakendada aurukambrit suure võimsusega LED-ile?

Lahendus A: mitu LED-kiipi suletakse otse ja paigaldatakse aurukambrile

Võrdluskatse suure võimsusega LED-iga (50 W multikiip, mis on joodetud otse aurukambrisse) ja (50 W multikiip, mis on joodetud otse vaskplaadile)

(50 W multikiip otse aurukambrisse joodetud)

(50 W multikiip otse vaskplaadile joodetud)

Eksperimentaalsed andmed

(kanal 0~3: kiibi temperatuuri kanal 4~5: jahutusradiaatori temperatuur)

Aurukambri kiibi temperatuur on 30 kraadi madalam kui vaskplaadil

Aurukamber võib LED-i temperatuuri madalamaks muuta. Kui soojuse hajutamiseks kasutatakse sama jahutusradiaatorit, on temperatuuride erinevus umbes 30 kraadi.

Aurukamber suudab tagada, et iga plaadil oleva kiibi temperatuur on sama. Kui vaskplaati kasutatakse soojuse hajutamiseks, on keskmise kiibi temperatuur palju kõrgem kui ümbritsevatel, mis mõjutab kiibi eluiga.

LED-kiipide otsejootmise eelised aurukambrisse:

1. Vähendage kiibi liitumistemperatuuri ja pikendage kiibi eluiga

2. Saab muuta kiibi rohkem fookusesse, mis on lambi üldise disaini jaoks parem

3. Tehke võimalikuks suure võimsusega mitme kiibiga pakendamine

Lahendus B: printige PCB aurukambrile ja paigaldage aurukambrile SMT (pindpaigaldustehnoloogia) LED-tuli.