Método de enfriamiento estático de perlas de lámparas LED.
Las perlas de las lámparas LED se utilizan principalmente para emitir luz. Por lo tanto, existen otras complejidades del sistema en los revestimientos ópticos, dispositivos de gestión de haces tales como reflectores y lentes, fósforos de conversión de longitud de onda y similares. No obstante, la gestión del calor es fundamental para productos de iluminación de estado sólido (SSL) fiables.
Perlas de lámpara LED de enfriamiento estático:
La forma convencional de mantener frías las perlas de la lámpara LED es instalar el dispositivo LED en el radiador. El calor de la perla de la lámpara LED se conduce al disipador de calor y luego se disipa en el aire. Suponiendo que el agua u otros fluidos eliminen el calor, los radiadores a veces se denominan placas frías, ya que el sistema de disipación de calor asociado a menudo está diseñado para funcionar a una temperatura fija inferior a la del ambiente interior.
Que el calor se pueda transportar de manera efectiva desde la perla de la lámpara LED hasta el disipador de calor depende del material con alta conductividad térmica. Hemos probado y encontrado que el cobre es mejor que el aluminio y el latón, y es mejor que el acero inoxidable.
Aunque el cobre es el mejor conductor térmico entre estos metales, la conductividad térmica es independiente del espesor del material. La capacidad de transferir calor a través de la conducción del material está relacionada principalmente con la resistencia térmica. Cuanto mayor sea el espesor, mayor será la resistencia térmica.
Dieléctrico y flujo de aire
Por ejemplo, las matrices de perlas de lámparas LED de potencia media y alta generalmente se construyen en PCB termoconductoras. En la superficie superior, hay una placa de cobre que está conectada eléctricamente a las perlas de la lámpara LED, y debajo hay una pieza de aluminio para conducir el calor. Hay una capa dieléctrica entre el cobre y el aluminio para evitar cortocircuitos eléctricos de la placa de cobre al aluminio. Los fabricantes han adoptado diferentes enfoques en la selección de materiales dieléctricos, cubriendo todo el espectro, desde materiales orgánicos hasta compuestos inorgánicos. El material dieléctrico con la resistencia térmica más pequeña en la prueba fue de casi un orden de magnitud, lo que permitió el uso del material dieléctrico más delgado sin dejar de proporcionar la barrera de aislamiento requerida.
Sin embargo, los experimentos no cuentan toda la historia. Suponiendo que el dispositivo se enfríe por aire, habrá muchas interfaces en la ruta térmica entre la perla LED y el disipador de calor. Algunos se unen con soldadura, otros con adhesivo, otros se unen mediante presión (p. ej., con tornillos). Estas uniones presentan obstáculos adicionales para la transferencia de calor, que pueden ser grandes, impredecibles y cambiar con el tiempo.
La suma en serie/paralelo de todas las resistencias térmicas y las resistencias de interfaz en el sistema se denomina impedancia térmica, y la ruta de conducción está diseñada para mantener frías las perlas de la lámpara LED. La contabilidad es similar a una red de resistencias. En un experimento, el voltaje es esencialmente la temperatura, la corriente es el flujo de calor y la resistencia resultante es la resistencia térmica.
En el trabajo de desarrollo, puede confiar en la resistencia equivalente de la ruta de conducción de calor. Para obtener un modelo completo del sistema de impedancia térmica, es necesario agregar la resistencia de interfaz térmica en cada transición entre materiales.
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