¿Por qué las luces LED necesitan disipadores de calor?
Los-diodos emisores de luz (LED) son dispositivos semiconductores que convierten la energía eléctrica en energía luminosa, pero parte de la energía eléctrica se convierte en energía térmica. La temperatura a la que la energía térmica se transfiere de las perlas de luz LED a la placa PCB se denomina temperatura de unión, y la disminución de la luz o la vida útil del LED está directamente relacionada con la temperatura de unión. Si la disipación de calor no es buena, la temperatura de la unión será alta y la vida útil será corta. Por lo tanto, solo exportando energía térmica lo antes posible se puede reducir efectivamente la temperatura de las luces LED. La fuente de alimentación se puede proteger contra el funcionamiento en un entorno persistente de alta-temperatura y evitar el envejecimiento prematuro de la fuente de luz LED debido al trabajo a largo-término de alta-temperatura.
¿Cómo funcionan las luminarias led para reducir el calor?
En condiciones normales, hay tres formas de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. La conducción significa que el calor entre los objetos en contacto directo se transfiere del que tiene una temperatura más alta al que tiene una temperatura más baja. Las transferencias de calor por convección utilizan el flujo de fluidos, mientras que la radiación no requiere ningún medio, y el objeto de calentamiento libera calor directamente al espacio circundante.
En las aplicaciones prácticas, la medida principal para la disipación de calor de los dispositivos de iluminación LED de alta-potencia es el uso de un disipador de calor. El disipador de calor transfiere el calor del chip al disipador de calor mediante un contacto preciso con la superficie del chip. El disipador de calor suele ser un conductor térmico con muchas aletas. Su superficie completamente extendida aumenta en gran medida la radiación de calor y el aire circulante también puede quitar más energía térmica.
Similar a la ley de Ohm más básica en el cálculo de circuitos, el cálculo de la disipación de calor tiene una fórmula más básica
diferencia de temperatura=resistencia térmica * consumo de energía
En el caso de un disipador de calor, la resistencia de liberación de calor entre el disipador de calor y el aire circundante se convierte en la resistencia térmica, y la magnitud del flujo de calor entre el disipador de calor y el espacio está representada por el consumo de energía del chip. De esta manera, debido a la resistencia térmica cuando el flujo de calor fluye desde el disipador hacia el aire, se genera una cierta diferencia de temperatura entre el disipador y el aire, al igual que la corriente que fluye a través de la resistencia generará un voltaje. De manera similar, habrá cierta resistencia térmica entre el disipador de calor y la superficie del chip. La unidad de resistencia térmica es grado /W. Al elegir un disipador de calor además de las consideraciones de tamaño mecánico, el parámetro más importante es la resistencia térmica del disipador de calor. Cuanto menor sea la resistencia térmica, mayor será la capacidad de disipación de calor del radiador.
El siguiente es un ejemplo del cálculo de la resistencia térmica en el diseño de circuitos:
Requerimientos de diseño:
Chip de potencia 18,4w
La temperatura máxima de la temperatura de la superficie del chip no puede exceder los 85 grados
Temperatura ambiente (máxima) 45 grados
La resistencia térmica entre el disipador de calor y el chip es 0.1 grado /W
Calcule la resistencia térmica R del radiador requerido
(R más 0.1)*18w=85 grados -45 grados , obtiene R=2 grados /W
Solo cuando la resistencia térmica del disipador de calor seleccionado es inferior a 2 grados/W, podemos asegurarnos de que la temperatura de unión del chip no supere los 85 grados. Por supuesto, es más profesional realizar cálculos de precisión a través de equipos, que también es el camino que tomamos.
¿Qué tipos de disipadores de calor?
Además de conducir el calor rápidamente desde la fuente de calor hasta la aparición del disipador de calor, lo principal de cualquier disipador de calor es irradiar el calor al ambiente por convección y radiación. La conducción de calor solo se ocupa de la forma de transferencia de calor, y la convección de calor es la función principal del disipador de calor. La función del disipador de calor se ve afectada principalmente por la capacidad del área de disipación de calor, la forma y la intensidad de convección natural. La radiación de calor es sólo una función auxiliar. Debido a que los LED funcionan con altas temperaturas, se deben usar aleaciones de aluminio con mayor conductividad térmica. En general, hay disipadores de calor de aluminio estampado, disipadores de calor de aluminio extruido, disipadores de calor de aluminio fundido-, disipadores de calor de aluminio forjado en frío o calor.
Estampado de disipadores de calor de aluminio
Durante el proceso de fabricación, las aletas de metal se estampan y luego se sueldan a la base. Suelen utilizarse en aplicaciones de iluminación de-baja potencia. El radiador estampado tiene las ventajas de una fácil automatización de la producción y un bajo costo. Pero la mayor desventaja es el bajo rendimiento.Disipadores de calor de aluminio extruido
La mayoría de los disipadores de calor están hechos de aluminio extruido y este proceso es útil para la mayoría de las aplicaciones. Es económico y puede especificar fácilmente las especificaciones. La principal desventaja de los radiadores extruidos es que el tamaño está limitado por el ancho máximo de la extrusión.Disipadores de calor de aluminio-fundido a presión
Es la opción más común en la actualidad, con conductividad térmica de 70-90W/mK, alta eficiencia térmica, formas variables y fácil mecanización y automatización. El disipador de calor de aluminio fundido a presión se limita a aletas más gruesas, lo que lo hace ideal para aplicaciones de convección natural.Disipadores de calor de aluminio forjado en frío o calor
Los radiadores forjados se fabrican comprimiendo aluminio o cobre y tienen muchas aplicaciones. El radiador puede ser forjado en frío o forjado en caliente. Estos productos tienen buena conductividad térmica, muchas opciones de materiales, buena estructura de disipación de calor, tamaño pequeño y peso ligero. Sin embargo, son caros de producir.
Los disipadores de calor para el fabricante de iluminación BW
La elección de un radiador depende de la situación específica del rendimiento de cada parte del producto. Los que más usamos son los disipadores de calor de aluminio-fundido a presión, para alumbrado público LED, luces de área LED, luces LED de gran altura, reflectores y accesorios de montaje en pared. Algunos productos de luz solar usan aluminio fundido- y otros usan radiadores de aluminio extruido. Las luces LED para estadios tienen una potencia relativamente alta y altos requisitos de disipación de calor, por lo que se eligen disipadores de calor de aluminio forjado en frío-.
