방열판LED용
LED 기술의 지속적인 발전으로 LED 조명 제품이 점점 더 주목을 받고 있습니다.
기존 광원과 비교하여 LED 광원은 긴 수명, 높은 발광 효율, 방사선 없음, 적은 전력 소비, 우수한 충격 및 진동 저항, 더 높은 안전성 등의 장점을 지닌 고체 냉광 램프입니다. 오늘날 전 세계적으로 녹색 조명이 일반적으로 옹호되고 있는 가운데, LED는 새로운 녹색 조명원으로 널리 선호되고 있습니다.
그러나 LED 조명 제품은 사용 중 과열되기 쉬우며, 특히 일부 고출력 LED 조명 제품은 심각한 발열 문제를 안고 있습니다. LED는 고온에 민감한 부품입니다. 열이 많이 발생하고 온도가 너무 높으면 조명 효과, 빛의 색온도 등에 직접적인 영향을 미치며 LED 조명 제품의 정상적인 사용에도 심각한 영향을 미칩니다.
01 LED 조명제품의 고온이 성능에 미치는 영향
방열은 LED 조명 제품이 갖추어야 할 중요한 성능입니다. 실생활에서 LED 조명 제품은 다양한 환경에서 사용되는 경우가 많으며 이는 LED 조명 제품의 효율성에도 큰 영향을 미칩니다. LED 조명 제품의 방열 능력을 향상시키기 위해서는 고온이 LED 조명 제품의 성능에 미치는 영향에 대한 연구가 필요합니다.
1.1 높은 온도로 인해 LED가 영구적으로 손상됩니다.
LED의 작동 특성을 고려할 때 작동 온도가 LED가 견딜 수 있는 최대 온도보다 높을 경우 LED의 발광 효율이 급격히 떨어지고 강한 빛 감쇠가 형성되어 LED가 손상될 수 있습니다. LED. LED는 대부분 투명한 폴리설폰/에폭시 수지로 캡슐화되어 있습니다. 열분해 온도가 고형분의 전이 온도(보통 15도)보다 높으면 밀봉재가 콜로이드 상태로 변하고 열팽창 계수가 급격히 상승하여 LED의 개방 회로 및 손상이 발생합니다.
1.2 고온은 LED의 수명을 단축시킵니다.
LED의 브랜드마다 빛 감쇠 특성이 다릅니다. LED 제조업체는 일반적으로 LED 제품 선택을 위한 기준으로 표준 광 감쇠 곡선을 제공합니다. LED의 수명은 빛의 감쇠와 밀접한 관련이 있습니다. 오래 사용할수록 LED의 조도는 결국 꺼질 때까지 낮아집니다. 일반적으로 LED의 수명은 LED의 광속이 30% 감쇠되는 시간으로 정의됩니다. 온도가 높으면 LED 조명이 부패되고 LED 수명이 단축됩니다.
(1) LED 칩에 존재하는 결함은 발광 영역을 침범할 때까지 높은 주변 온도에서 급속히 확장되어 비방사성 재결합 센터가 많이 발생하여 LED의 발광 효율에 큰 영향을 미칩니다. 고열 환경에서는 재료의 미세 결함과 인터페이스와 보드에서 빠르게 퍼지는 불순물도 발광 영역으로 유입되어 많은 수의 깊은 에너지 준위를 형성하여 빛의 감쇠를 가속화합니다. LED 장치.
(2) 온도가 높으면 투명 전도성 에폭시 수지 재료가 변성되어 황변되어 광 투과 성능이 심각하게 손상됩니다.
(3) 형광체의 광붕괴 또한 LED의 광붕괴에 영향을 미치는 주요 요인이며, 고온에서의 형광체의 감쇠는 매우 강하다.
1.3 고온은 LED의 발광 효과에 영향을 미칩니다.
LED 구성 재료의 일부 매개변수는 주변 온도에 따라 변경되며, 이로 인해 LED 장치의 매개변수가 변경되고 LED의 광 출력에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 온도가 증가함에 따라 광속이 감소하는 과정은 가역적입니다. 주변 온도가 초기 온도로 돌아오면 광속 회복량이 증가합니다. 온도가 초기 상태로 돌아오면 LED 소자의 내부 매개변수는 더 이상 변하지 않고 LED의 광 출력도 초기 상태 값으로 돌아갈 수 있기 때문입니다. LED의 광속은 차가운 루멘과 뜨거운 루멘으로 나누어지며, 이는 각각 실내 온도와 주변 온도에서 LED의 광 출력을 나타냅니다.
고온이 LED의 발광 효과에 영향을 미치는 구체적인 이유는 다음과 같습니다.
(1) 주변 온도가 증가함에 따라 LED 조명 제품의 전자 및 정공 농도는 증가하지만 금지대폭 감소로 인해 전자 이동도가 감소합니다.
(2) 주변 온도가 증가함에 따라 포텐셜 우물 내 전자와 정공 내 복사의 재결합 가능성이 크게 감소하여 비방사 재결합이 형성되어 LED의 내부 양자 효율이 감소합니다.
(3) 주변 온도가 상승하면 LED의 청색광 피크가 장파 방향으로 이동하여 LED의 방출 파장과 형광체의 여기 파장이 불일치하여 결과적으로 LED에 의한 외부광 추출 효율.
(4) 주변 온도가 증가함에 따라 형광체의 양자 효율이 감소하고 광 출력이 감소합니다.
(5) 실리카겔의 성능은 온도에 따라 크게 영향을 받습니다. 작동 온도가 증가함에 따라 실리카겔 내부의 열 응력이 증가하고 실리카겔의 굴절률이 감소하여 LED의 광 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
02 LED 조명제품의 발열 문제
LED 조명 제품은 일반적으로 방열 문제가 있습니다. 이에 비해 백열등이나 형광등은 전력 손실이 크지만 자외선을 직접 조사할 수 있고 광원의 열원도 매우 작습니다. LED 조명 제품이 소비하는 에너지 중 가시광선으로 변환되는 부분 외에 다른 에너지원도 열로 변환됩니다.
또한, LED 패키지의 크기가 작으면 대류 및 복사에 의한 열 방출이 어려워 많은 양의 열이 축적된다.
2.1 열팽창으로 인해 부품이 휘어지거나 균열이 발생합니다.
LED 조명 제품은 많은 부품으로 구성되어 있으며, 각 부품의 재질도 다르고, 열팽창 및 수축 정도도 다릅니다. 열팽창 시 부품 소재가 휘거나 갈라져 제품의 방열이 불량해지고 LED 제품의 사용 효율이 심각하게 저하됩니다.
2.2 전자회로의 동작 장애
도체 부품의 작동 온도가 상승하면 전원 공급 장치의 임피던스가 감소하고 "온도 상승-임피던스 감소-전압 상승-열 강화-온도 상승"의 악순환에 빠지기 쉽고 심지어 소진됩니다. .
2.3 고온으로 인해 재료 품질이 저하됩니다.
일반적으로 LED 조명 제품에 사용되는 금속 재료는 산화되기 쉽고 온도가 높을수록 산화 속도가 빨라집니다. 고온 산화로 인해 LED 조명 제품의 수명이 단축될 수 있습니다.
03 LED 조명제품의 방열성능 영향요인
3.1 LED 조명 제품의 방열 성능에 대한 풍향의 영향
연구진은 풍향이 LED 조명 제품의 방열에 미치는 영향에 대한 실험을 수행했습니다. 일반적으로 실제 시뮬레이션 환경에는 수평 오른쪽, 수직 위쪽, 수직 아래쪽의 세 가지 유형의 풍향이 있으며 최대 풍속은 1.50m/s를 초과하지 않습니다. 실험 중에는 서로 다른 그룹에서 사용하는 LED 조명 제품이 서로 다른 풍향을 제외하고 완전히 동일한지 확인해야 하며 다른 모든 변수는 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다. 실험 중에는 LED 조명 제품의 온도를 측정하고 다양한 바람 하에서 LED 조명 제품의 방열률을 계산하는 데 주의를 기울이십시오. 실험을 통해 LED 조명 제품의 방열 과정에서 수직풍의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 이는 주로 수직 하향 풍향이 자연 대류 방향과 반대이기 때문에 LED 조명 제품의 최대 온도가 변경됩니다.
3.2 LED 조명 제품의 방열 성능에 대한 풍속의 영향
연구진은 풍속이 LED 조명 제품의 방열 성능에 미치는 영향을 이해하기 위해 실험도 진행했습니다. 실험에서는 외부 환경이 일정한지 확인한 다음 점차적으로 풍속을 높여야 합니다. 풍향이 수직 하향이고 풍속이 작을 때 LED 조명 제품의 최대 온도는 더 높습니다. 풍속이 증가함에 따라 LED 조명 제품의 온도는 점차 감소합니다.
04 LED 조명 제품의 방열 최적화 대책
LED 조명 제품의 방열 구조를 설계할 때, 구조적 층수가 적을수록, 층의 두께가 얇아질수록, 층의 부피가 커질수록, 소재의 열전도율이 높아지고, 방열성이 좋아집니다. . 또한 램프의 모양은 직사각형 블록이나 링을 선택해야 합니다. LED 조명 제품의 방열 설계는 수동형 방열판과 능동형 방열판의 설계 원리를 보완적으로 따르고 능동형 방열 방법을 최소화하거나 제거해야 합니다.
4.1 합리적인 방열판 선택
LED를 패키징할 때 방열판이나 선풍기와 직접 연결되지 않으며, LED의 전원 회로 기판에서 많은 열이 발생하므로 LED 조명 제품의 냉각 및 방열이 매우 어려운 문제입니다. 이와 관련하여 합리적인 방열판 선택이 필요합니다. 방열판은 LED 조명 제품의 표면과 실내 공기의 상호 접촉 면적을 넓혀 LED 조명 제품의 냉각 및 방열 효율을 향상시킬 수 있습니다.
4.1.1 핀 선택
일반적으로 방열판의 외부 표면은 핀으로 가공됩니다. 핀의 종류는 다양하며 필요에 따라 핀의 개수, 위치, 사양, 경사각, 두께 등을 신중하게 선택해야 합니다. 지느러미는 일반적인 선형 모양 외에도 물결 모양, 나선형, 직사각형 및 절두체 모양도 있습니다. 각 형상의 제작 목적은 실내 공기 대류, 빗물 플러시 등을 촉진하여 최고의 방열 효과를 얻는 것입니다. .
제조업체는 방열판을 생산하기 위해 주로 소결 및 홈 가공 생산 방법을 사용합니다. 동일한 사양의 소결 히트파이프는 그루브형 히트파이프와 동일한 성능을 갖습니다. 그 중 히트파이프를 소결할 때 충전재로 구리분말이 많이 사용되기 때문에 히트파이프의 모세관 직경이 작아지고 침투력도 작아진다. 소결형 히트파이프의 폭이 커지면 히트파이프의 열전도 효과가 약해집니다. 따라서 사용하기에 적합한 핀과 히트파이프를 선택하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 매우 일반적인 LED 조명 장치로서 가로등의 방열 효율을 향상시키기 위해 LED 가로등의 사용에는 히트 파이프 플러스 핀, 증기 챔버 히트 파이프 플러스 핀 등과 같은 방열 방법이 사용됩니다.
4.1.2 재료 선택
방열판 소재 중 구리의 열전도율은 알루미늄보다 우수하지만, 구리의 방열 속도는 알루미늄보다 느립니다. 따라서 구리와 알루미늄의 장점을 결합한 새로운 구리-알루미늄 복합 방열판을 사용할 수 있습니다. 구리-알루미늄 복합 방열판에서 구리는 LED에서 발생하는 높은 열을 알루미늄으로 신속하게 가져온 다음 알루미늄 합금 핀에 의해 높은 열이 소산되어 방열 효율이 향상됩니다.
4.1.3 방열판 튜브 선택
방열판 튜브는 방열판의 중요한 부분입니다. 방열판의 가열 끝 부분이 가열되면 튜브 벽 근처의 물이 즉시 증발하여 다량의 수증기를 형성하여 이 부분의 압력을 증가시킵니다. 수증기는 수압에 의해 구동되는 냉각 끝으로 이동합니다. 증기 흐름이 냉각 말단에 도달하면 액체 상태로 응축되어 많은 양의 열 에너지를 방출한 다음 모세관력을 통해 증산 가열 말단에 도달하여 사이클을 완료합니다.
에너지 소비가 높고 방열판에 대한 요구 사항이 높은 일부 LED 조명 제품의 경우 금속 히트 파이프를 방열판 튜브로 선택할 수 있습니다. LED 조명 제품은 작동 시 많은 열이 발생하며, 그 열이 LED 조명 제품 내부로 전달되면 방열판을 통해 금속 히트파이프에 직접 전달됩니다. 금속 히트파이프는 가열되기 때문에 열 전달 중에 열이 손실되지 않습니다. 히트파이프의 응축부 내부에서 열에너지가 발생하고, 열전도 효과를 통해 열에너지가 히트파이프 내부로 전달되어 점차적으로 금속재료 분산시트로 전달될 수 있습니다. 분산 시트와 주변 냉각 공기의 자연적인 열 전파 과정을 통해 금속 소재 분산 시트에서 열 에너지가 방출될 수 있습니다.
4.2 라디에이터의 합리적인 설계
실제 라디에이터 설계에서는 일반적으로 외부 라디에이터와 램프 하우징의 조합, 내장형 라디에이터와 온도 조절 팬의 조합이 채택됩니다. LED 장치에서 생성된 열은 밀봉된 리드를 통해 집적 회로 기판으로 이동한 다음 방열판을 통해 방출될 수 있습니다. 전원 회로 기판에서 발생하는 열 에너지는 집적 회로 기판 주변의 공기 및 충전재를 통해 방열판을 통해 외부로 직접 분산될 수 있습니다. 열 전달 경로에서 열 전달 효율에 영향을 미치는 요인을 제거하기 위해 열 전달 경로에 열 전도성이 더 좋은 재료를 사용하거나 경로의 단면적을 늘리거나 열 전도성 윤활제를 사용할 수 있습니다. 제품의 접합부에 틈이 생기지 않도록 시공해 주십시오. 냉각 핀이 열을 외부로 발산하지 못하면 LED 장치 내부에 많은 열이 쌓일 수 있습니다. 이와 관련하여 냉각 핀의 표면 구조를 최적화하기 위한 조치가 필요합니다. 일반적인 방법은 표면에 더 많은 핀을 설치하여 라디에이터의 방열 면적을 늘리는 것입니다.
4.3 실제 상황에 따라 포장 프로세스를 선택하십시오.
LED에서 발생한 내부 열은 접착층을 통해 금속 회로 기판으로 전달된 후 접착층을 통해 회로 기판에서 방열판으로 전달된 후 주변 환경으로 방출될 수 있습니다. 밀봉 공정, 접합재, 기판 재료는 LED 방열 설계의 핵심 요소입니다. LED에서 발생한 열에너지는 연결층을 통해 Si 기판으로 전달된 후, Si 기판과 접합재를 통해 금속 지지 베이스로 전달되어야 합니다. 구조는 전기적, 열적 특성이 좋아야 합니다.
4.4 올바른 접착 재료 선택
LED 조명 제품의 방열 능력을 향상시키기 위해서는 적합한 접합 재료를 선택하고 LED 조명 제품의 기본 설계를 잘 수행해야 합니다. 일반적으로 LED 조명 제품은 접착재료를 사용하는데, 접착재료는 외부 온도와 습도의 영향을 받습니다. 과학과 기술의 지속적인 발전으로 사람들은 접착 재료도 개선했습니다. LED 조명 제품을 설계할 때 조명 제품의 실제 상황에 따라 적합한 접합 재료를 선택하고 접합 재료의 열전도도와 전기 전도성을 향상시키며 내부 구조를 단순화하고 LED 조명 제품의 방열 능력을 향상시킬 수 있습니다.
05 결론
과학기술의 발전에 따라 LED 조명제품의 방열 문제를 해결하기 위해서는 실제 상황에 따라 금속 히트파이프 등 적합한 건축자재를 선택할 필요가 있습니다. LED 조명 제품을 사용할 때 사용자는 제품의 방열 성능뿐만 아니라 LED 조명 제품의 방열에 대한 환경적 요인의 영향에도 주의를 기울여야 합니다.
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