LED จำเป็นต้องมีแผงระบายความร้อนหรือไม่?

 

ถามวิศวกรห้าคนว่า LED จำเป็นต้องมีตัวระบายความร้อนหรือไม่ และคุณอาจได้คำตอบที่แตกต่างกันห้าข้อ มันขึ้นอยู่กับพลัง มันขึ้นอยู่กับการออกแบบ ขึ้นอยู่กับว่าคุณอยากให้มันอยู่ได้นานแค่ไหน* สิ่งที่น่าหงุดหงิดก็คือ ถูกต้องทั้งหมด

 

นี่เป็นเวอร์ชันสั้นๆ: ไม่ใช่ LED ทุกตัวที่ต้องการตัวระบายความร้อน แต่ LED ใดๆ ก็ตามที่สำคัญก็น่าจะเป็นเช่นนั้น

 

 

หากคุณกำลังจัดหาส่วนประกอบ LED สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์-ลองนึกถึง-ระบบไฟส่องสว่างแบบเบย์สูง ไฟหน้ารถยนต์ ไฟส่องสว่างสำหรับพืชสวน หรือไฟแบ็คไลท์ของจอแสดงผล-คำถามนี้ไม่ใช่แค่เชิงวิชาการเท่านั้น มันส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ค่าใช้จ่ายในการรับประกันของคุณ และไม่ว่าลูกค้าของคุณจะลงเอยด้วยการเปลี่ยนอุปกรณ์ติดตั้งเป็นเวลานานก่อนที่พวกเขาจะคาดหวังหรือไม่

 

เรามาดูรายละเอียดที่สำคัญสำหรับคนที่สร้างผลิตภัณฑ์เพื่อหาเลี้ยงชีพกันดีกว่า

 

ฟิสิกส์อย่างง่ายเบื้องหลังคำถาม

 

LED มีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับหลอดไส้ ทุกคนรู้เรื่องนี้ แต่ "มีประสิทธิภาพ" ไม่ได้หมายความว่า "เจ๋ง" ไฟ LED กำลังสูง-มาตรฐานจะแปลงพลังงานไฟฟ้าประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ให้เป็นแสง ส่วนที่เหลือ? ความร้อน.

 

ความร้อนนั้นเกิดขึ้นที่ทางแยกเซมิคอนดักเตอร์-ซึ่งเป็นจุดเล็กๆ ภายใน LED ซึ่งเป็นจุดที่แสงเกิดขึ้นจริง หากอุณหภูมิทางแยกนั้นสูงเกินไป บางสิ่งจะเริ่มเกิดขึ้น กำลังแสงลดลง การเปลี่ยนสี อายุขัยลดลง ในกรณีที่ร้ายแรง LED จะล้มเหลวโดยสิ้นเชิง

 

งานของแผงระบายความร้อนนั้นง่ายมาก: ดึงความร้อนออกจากหัวต่อและกระจายออกไปในอากาศโดยรอบ คำถามไม่ใช่ว่าจำเป็นต้องจัดการความร้อนหรือไม่ แอปพลิเคชันเฉพาะของคุณต้องการตัวระบายความร้อนเฉพาะเพื่อจัดการหรือไม่

 

เมื่อคุณสามารถข้ามแผงระบายความร้อนได้

 

ไฟ LED กำลังต่ำ-บางครั้งอาจหายไปได้หากไม่มี

สำหรับไฟ LED ขนาดเล็ก-กำลังต่ำ- ให้นึกถึงไฟแสดงสถานะบนแผงควบคุม ไฟแถบตกแต่ง หรือไฟ LED ที่ทำงานที่ 0.5 วัตต์หรือน้อยกว่า- ส่วนประกอบเองมักจะจัดการกับความร้อน สายวัดหรือรอยต่อ PCB ขนาดเล็กให้เส้นทางระบายความร้อนเพียงพอเพื่อรักษาอุณหภูมิของหัวต่อให้อยู่ภายในข้อมูลจำเพาะ ไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นระบายความร้อน

 

แต่นี่คือสิ่งที่จับได้ "พลังงานต่ำ" มีความเกี่ยวข้องกัน หากคุณรวมไฟ LED พลังงานต่ำ-หลายสิบดวงไว้ด้วยกันบนกระดานขนาดเล็ก ความร้อนสะสมจะกลายเป็นปัญหา เมื่อถึงจุดนั้น คุณกำลังสร้างแอปพลิเคชันที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น-อย่างมีประสิทธิภาพ และการจัดการระบายความร้อนก็กลายเป็นสิ่งจำเป็นอีกครั้ง

 

ไฟ LED กำลังปานกลาง-ถึง-ต้องการการจัดการระบายความร้อนเกือบทุกครั้ง

เมื่อคุณก้าวเข้าสู่ช่วงของไฟ LED ขนาด 1- วัตต์ขึ้นไป-โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอาร์เรย์ COB (ชิป-บน-บอร์ด) ความหนาแน่นสูงในปัจจุบันที่บรรจุพลังงานจำนวนมากลงในพื้นที่ขนาดเล็ก การวิ่งโดยไม่มีแผงระบายความร้อนเป็นปัญหา

 

ลองใช้ไฟ LED ขนาด 50- วัตต์ทั่วไปที่ใช้ในดาวน์ไลท์เชิงพาณิชย์หรือโคมไฮเบย์ หากไม่มีแผ่นระบายความร้อนที่ออกแบบอย่างเหมาะสม อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่ออาจเกิน 100 องศาได้ภายในไม่กี่นาที ที่อุณหภูมิดังกล่าว อายุการใช้งานที่กำหนดของ LED 50,000 ชั่วโมงจะลดลงเหลือประมาณ 10,000 ชั่วโมง กำลังส่องสว่างสามารถลดลงได้ร้อยละ 30 หรือมากกว่านั้นภายในปีแรก

 

นั่นไม่ใช่ความล้มเหลวของส่วนประกอบ นั่นคือความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ และหากคุณขายอุปกรณ์ติดตั้งเหล่านั้น นั่นจะกลายเป็นปัญหาของคุณ

 

แผ่นระบายความร้อนที่เหมาะสมทำอะไรได้จริง (นอกเหนือจากการเป็นโลหะที่มีครีบ)

หากคุณจัดหาแผงระบายความร้อนมาระยะหนึ่งแล้ว คุณคงทราบดีว่าแผงระบายความร้อนทั้งหมดไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาอย่างเท่าเทียมกัน ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมอัดขึ้นรูปพร้อมครีบเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไป แต่วิศวกรรมที่อยู่เบื้องหลังนั้นมีความสำคัญมากกว่าที่คนส่วนใหญ่จะตระหนัก

 

พื้นที่ผิวและการไหลของอากาศ

แผงระบายความร้อนทำงานโดยการเพิ่มพื้นที่ผิวเพื่อให้ความร้อนสามารถถ่ายเทไปยังอากาศโดยรอบได้ พื้นที่ผิวที่มากขึ้นหมายถึงความเย็นที่ดีขึ้น-จนถึงจุดหนึ่ง ความหนาแน่นของครีบ ความสูงของครีบ และการวางแนว ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพการไหลเวียนของอากาศผ่านแผงระบายความร้อน ในการทำความเย็นแบบพาสซีฟ (ไม่มีพัดลม) ครีบจะต้องมีระยะห่างเพื่อให้การพาความร้อนตามธรรมชาติสามารถทำงานได้จริง ครีบจำนวนมากอัดแน่นเกินไป และเกิดการไหลเวียนของอากาศ ขัดกับสัญชาตญาณ แต่เป็นเรื่องจริง

 

การนำวัสดุ

อลูมิเนียมเป็นมาตรฐานด้วยเหตุผลที่ดี ให้การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม (ประมาณ 200 W/m·K สำหรับโลหะผสมทั่วไป เช่น 6063) มีน้ำหนักเบา และสามารถอัดขึ้นรูป กลึง หรือหล่อ-ให้เป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ ทองแดงนำความร้อนได้ดีกว่า แต่หนักกว่าและมีราคาแพงกว่า สำหรับการใช้งาน LED ส่วนใหญ่ อลูมิเนียมจะได้รับความนิยม

 

อินเทอร์เฟซมีความสำคัญ

นี่คือส่วนที่ถูกมองข้าม แผงระบายความร้อนจะทำงานก็ต่อเมื่อความร้อนสามารถดึงจาก LED เข้าสู่อ่างล้างจานได้จริงเท่านั้น นั่นหมายถึงการติดตั้งที่เหมาะสม พื้นผิวเรียบ และโดยปกติแล้วจะเป็นวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน-แผ่นระบายความร้อน แผ่นหรือเฟส-เปลี่ยนวัสดุ-เพื่อเติมเต็มช่องว่างระดับจุลภาคระหว่างชุด LED และพื้นผิวแผงระบายความร้อน ข้ามไปและคุณอาจข้ามแผงระบายความร้อนไปเลยก็ได้

 

จะรู้ได้อย่างไรว่าคุณต้องการอะไรจริงๆ

หากคุณกำลังออกแบบผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับ LED คำถามไม่ได้อยู่ที่ "ฉันจำเป็นต้องมีแผงระบายความร้อนหรือไม่" มันคือ "การออกแบบนี้ต้องใช้การจัดการระบายความร้อนมากแค่ไหน"

 

นี่เป็นวิธีคิดที่ใช้ได้จริง:

- แอปพลิเคชันแสดงสถานะพลังงานต่ำ- (รวมต่ำกว่า 1W):อาจจะใช้ได้หากไม่มีแผงระบายความร้อนโดยเฉพาะ การเททองแดง PCB อาจเพียงพอแล้ว

- กำลังต่ำ-ถึง-ปานกลาง (รวม 1W–10W):โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้แผ่นระบายความร้อนแบบอัดรีดหรือประทับตราขนาดเล็ก การระบายความร้อนแบบพาสซีฟมักจะเพียงพอ

กำลังไฟฟ้า - ปานกลาง-ถึง-สูง (รวม 10W–100W+):แผงระบายความร้อนแบบครีบอัดขึ้นรูป กลึง หรือผูกมัด-แบบกำหนดเองกลายเป็นเรื่องปกติ การระบายความร้อนแบบพาสซีฟยังคงใช้งานได้หากการออกแบบอนุญาตให้มีพื้นที่ผิวเพียงพอ หากการไหลเวียนของอากาศถูกจำกัดหรืออุณหภูมิแวดล้อมสูง อาจจำเป็นต้องพิจารณาการระบายความร้อนแบบบังคับ (พัดลม)

- อาร์เรย์ความหนาแน่นสูงและโมดูล COB:สิ่งเหล่านี้มักต้องการการระบายความร้อนแบบแอคทีฟหรือโซลูชั่นแบบพาสซีฟที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมที่สุดพร้อมพื้นที่ผิวที่สำคัญ ความหนาแน่นทางความร้อนสูงเกินกว่าจะจัดการได้

 

ค่าใช้จ่ายในการทำผิด

ต่อไปนี้คือสิ่งที่เกี่ยวกับการจัดการระบายความร้อน เมื่อคุณลดขนาดแผงระบายความร้อนหรือข้ามไปเลย คุณจะไม่ค่อยเห็นความล้มเหลวในทันที ผลิตภัณฑ์ผ่านการทดสอบเบื้องต้น ดูดีในช่วงสองสามเดือนแรกของการดำเนินการ แต่ความเสียหายก็สะสม

 

อายุการใช้งานของ LED เป็นไปตามโมเดล Arrhenius- โดยพื้นฐานแล้ว อุณหภูมิของหัวต่อที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศาจะลดอายุการใช้งานลงครึ่งหนึ่งโดยประมาณ ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการออกแบบมาให้มีอายุการใช้งาน 50,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ 85 องศา อาจอยู่ได้เพียง 25,000 ชั่วโมงที่ 95 องศา และ 12,500 ชั่วโมงที่ 105 องศา

 

หากคุณขายให้กับลูกค้าเชิงพาณิชย์-ผู้จัดการโรงงาน ผู้ผลิตยานยนต์ ผู้ระบุระบบไฟ- พวกเขาคาดหวังว่าจะใช้เวลา 50,000 ชั่วโมง พวกเขากำลังตัดสินใจตามจำนวนนั้น เมื่อความล้มเหลวเริ่มปรากฏขึ้นที่ 20,000 ชั่วโมง คุณไม่เพียงแต่เปลี่ยน LED เท่านั้น คุณกำลังแทนที่ความไว้วางใจของลูกค้า

 

สิ่งที่ควรมองหาจากพันธมิตรชุดระบายความร้อน

หากคุณได้ข้อสรุปว่าใช่ LED ของคุณจำเป็นต้องมีแผงระบายความร้อน-และหากคุณกำลังอ่านข้อความนี้ คุณก็อาจจะ-คำถามต่อไปคือใครเป็นผู้สร้างแผงระบายความร้อน

 

ไม่ใช่ผู้จำหน่ายแผงระบายความร้อนทุกรายที่เข้าใจการใช้งาน LED คำถามที่ดีที่สุดจะถามคำถามที่ถูกต้องแก่คุณ: เป้าหมายอุณหภูมิหัวต่อของคุณคือเท่าใด สภาพแวดล้อมโดยรอบคืออะไร? คุณเป็นแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟ? คุณต้องการแผ่นระบายความร้อนเพื่อเพิ่มเป็นสองเท่าเป็นส่วนประกอบโครงสร้างหรือตัวเครื่องหรือไม่?

พวกเขาจะเข้าใจด้วยว่าสำหรับการใช้งาน LED ตัวระบายความร้อนมักเป็นส่วนหนึ่งของเอกลักษณ์ทางสายตาของผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านสถาปัตยกรรมหรือผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค- แผ่นระบายความร้อนจะต้องดูถูกต้อง ตกแต่งอย่างถูกต้อง และผสานรวมเข้ากับการออกแบบส่วนที่เหลือได้อย่างหมดจด

 

 

ที่ZP อ่างความร้อนเราได้ออกแบบและผลิตโซลูชั่นระบายความร้อนสำหรับการใช้งาน LED ในภาคการค้า ยานยนต์ และอุตสาหกรรม เราทำงานในอะลูมิเนียม-แบบอัดขึ้นรูป กลึง เชื่อม-ครีบ- และเราจัดการทุกอย่างตั้งแต่การสร้างแบบจำลองทางความร้อนไปจนถึงการผลิต หากคุณกำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์ LED และต้องการให้การจัดการระบายความร้อนถูกต้องในครั้งแรก โปรดดูสิ่งที่เราทำที่ www.zpheatsink.com หรือติดต่อมา. เรายินดีที่จะพูดคุยผ่านใบสมัครเฉพาะของคุณ

 

ZP ฮีทซิงค์มีความเชี่ยวชาญในโซลูชันฮีทซิงค์แบบกำหนดเองเป็นเวลา 20 ปี ส่งความต้องการของคุณผ่านทางwww.zpheatsink.com/contact-เราหรือส่งอีเมลแบบทางเทคนิคไปที่general@zp-aluminum.comเพื่อเริ่มขั้นตอนแรกของโครงการแผงระบายความร้อน LED ของคุณ

 

จากการวาดภาพสู่ความเป็นจริง ZP ช่วยให้คุณบรรลุเป้าหมาย