Millised on ülitugevate lampide pakendamise ja soojuse hajumise põhinõuded{0}}, et vältida ülekuumenemist ja mõjutada nende eluiga?

一, Pakkematerjalid: tasakaal termodünaamiliste omaduste ja pikaajalise stabiilsuse vahel
1. Aluspinna materjal: Plastiku asendamine keraamilise substraadiga on muutunud tavaliseks.
Traditsiooniliste plastist aluspindade (näiteks FR-4) soojusjuhtivus on vaid 0,3–0,5 W/(m · K), mis tähendab, et üle 50 W võimsusega tuled võivad kergesti sattuda kuumadesse kohtadesse. Alumiiniumnitriidi (AlN) keraamilise substraadi soojusjuhtivus võib olla kuni 170–230 W/(m · K) ja alumiiniumoksiidi (Al ₂ O3) keraamilise substraadi soojusjuhtivus võib ulatuda 24–35 W/(m · K). Mõlemad materjalid võivad oluliselt vähendada soojustakistust. Näiteks Dinghongrun Company kasutab alumiiniumnitriidist valmistatud keraamiliste substraatidega LED-kiipe. Ühenduse temperatuur on pärast 1000 tundi pidevat kasutamist 25 kraadi Celsiuse järgi madalam kui plastsubstraadi toodetel ja valguse lagunemise määr langeb 15%-lt 5%-le.
2. Fluorestseeruv pulber ja kapseldav liim: tehke koostööd, et muuta asjad kõrgetele temperatuuridele vastupidavaks ja valguses stabiilseks
Suure võimsusega-LED-ide sinise valguse ergastuse intensiivsus on 3–5 korda suurem kui tavatoodetel. Kui temperatuur tõuseb üle 150 kraadi, võib traditsiooniline silikoonpakend muutuda kollaseks, mis muudab selle valguse läbilaskmisel vähem tõhusaks. Kaasaegne tööstus kasutab orgaanilist räni anorgaanilist komposiitkapseldavat liimi, mis talub temperatuure -60 kuni 250 kraadi. Pärast 1000 tundi pidevat kasutamist 200 kraadi juures laseb see siiski läbi rohkem kui 90% valgusest. Luminofooride valimisel on nitriidluminofoorid (nagu - SiAlON: Eu ² ⁺) parim valik kõrge temperatuuriga olukordades (nt auto esituled), kuna nende kvanttõhususe vähenemise kiirus on 40% madalam kui tavalistel YAG-luminofooridel.
3. Tahke kristallmaterjal: tugeva soojusjuhtivusega hõbedane liim ja eutektiline keevitustehnoloogia
Traditsioonilise termopasta soojustakistus on 0,1–0,3 kraadi ·cm²/W. Pärast nanohõbedapasta kõvenemist saab soojustakistust alandada 0,02 kraadini ·cm²/W. Teatud autode esitulede tootja kasutab madalal-temperatuuril eutektilist keevitamist, et ühendada LED-kiibid otse vasest aluspinnaga. See alandab kontakti soojustakistust 0,5 kraadilt ·cm²/W tasemele 0,05 kraadi ·cm²/W ja kiibi ristmiku temperatuuri 18 kraadi võrra.
2, soojuse vabanemise viis: madala-takistusega kanal kiibilt välismaailma
1. Soojust absorbeeriv vooderplaat: mikrostruktuuriga tugevdatud põiksoojusjuhtivus
Soojust{0}}neelaval vooderplaadil peab olema nii kõrge tasapinnaline kui ka kõrge ristisuunaline soojusülekandekiirus. Freespink töötles alumiiniumisulamist soojust{2}}neelavaid vooderdisplaate, mille pinnakaredus oli Ra väiksem kui 0,8 μm või sellega võrdne. LED-kiipidega kontaktsoojustakistust saab hoida alla 0,01 kraadi ·cm²/W. Teatud ettevõte, mis toodab tööstusvalgustust, valmistas soojust{7}}neelava vooderplaadi sees mikrokanalistruktuuri. See muutis jahutusvedeliku voolamise 30% lihtsamaks ja soojuse hajumise 25% paremaks, kasutades biomimeetilist lootoselehtede pinnatöötlust.
2. Soojust hajutavad uimed: disain, mis jäljendab loodust ja parandab õhuvoolu
Loodusliku konvektsiooni korral ei hajuta traditsioonilised paralleelsed uimed soojust samuti. Teisest küljest võivad biomimeetilised hainaha struktuuri uimed vähendada termilise piirkihi paksust 40%. Üks väliekraane tootev ettevõte kasutab trapetsikujulist ribi kujundust ja muudab ribide vahekaugust 5 mm-lt 3 mm-le. Kui tuule kiirus on 2m/s, suureneb soojuse hajumise pind 22% ja soojustakistus langeb 18%. Soojustorude tehnoloogiast on saanud oluline lahendus väikestes ruumides kasutamiseks. Paagutatud soojustorusid, mille soojusjuhtivus on 5000W/(m · K), kasutab üks projektoritootja. See on rohkem kui 1000 korda parem kui puhas vask.
3. Üldine struktuur: modulaarne disain ja integreeritud survevalu
Integreeritud alumiiniumisulamist survevaluprotsess- võib vabaneda soojustakistusest, mis tekib tavalistes koostesüsteemides kokkupuutel. Teatud tänavavalgustite tootja kasutab AA1070 alumiiniumisulamist integreeritud survevalu meetodit, et kombineerida valgusallika ruumi, elektriruumi ja soojuse hajumise kesta. See alandab süsteemi soojustakistust 1,2 kraadilt /W kuni 0,8 kraadini /W. Suure võimsusega-moodulite puhul on modulaarne disain muutunud trendiks. Teatud autode esitulesid tootev firma jagab 300W LED-mooduli kolmeks 100W alammooduliks. Igal alammoodulil on oma soojuseralduskanal, mis alandab maksimaalse ristmiku temperatuuri 150 kraadilt 120 kraadile.
3, süsteemi töökindlus: mitme füüsilise välja ühenduvuse kontrollimine
1. Termomehaanilise sidumise analüüs: materjalide purunemise peatamine
Temperatuuritsükli testi ajal -40 kuni 125 kraadi Celsiuse järgi võib jooteühenduse väsimine tekkida, kui erinevate materjalide soojuspaisumistegurid (CTE) ei ühti. Teatud lennutulesid tootev ettevõte kasutas PCB arhitektuuri parandamiseks lõplike elementide analüüsi (FEA). See vähendas CTE erinevust vaskfooliumi ja keraamilise substraadi vahel 15 ppm/kraadilt 5 ppm/kraadini ja jooteühenduse eluiga tõusis 2000 tsüklilt 10 000 tsüklini.
2. Soojusoptilise sidestuse test: värvitemperatuuri ja valguskao muutuste juhtimine
Suure võimsusega{0}}LED-de värvitemperatuuri kõikumine on otseselt võrdeline ristmiku temperatuuriga. Spetsiaalne kuvaritootja seadis üles termilise optilise sidestuse testimisplatvormi ja leidis, et värvitemperatuuri triiv langes 200 K-lt 500 K-ni, kui ristmiku temperatuur tõusis 85 kraadilt 125 kraadini. Värvustemperatuuri triivi hoiti ± 100 K piires, parandades fosforkatte tegemise viisi.
3. Pikaajaline -kiirendatud vananemine: LM-80 ja TM-21 standardite kasutamine
LM-80 testimisstandard ütleb, et lamp peab pidevalt töötama 6000 tundi kolmel erineval temperatuuril: 55 kraadi, 85 kraadi ja 105 kraadi. Seejärel kasutatakse TM-21 algoritmi, et välja selgitada, kui kaua see kestab. Teatud tööstusliku valgustusettevõtte katseandmed näitavad, et nende keraamilistel aluslampidel kulub 105 kraadi juures 70%-ni lagunemiseks 8000 tundi. See on palju pikem kui tööstusharu norm, mis on 50 000 tundi.
4. Olulisemad tehnilised suundumused tööstuses
Soojuse hajutamine vedela metalli abil: gallium{0}}põhise vedela metalli soojusjuhtivus on 30 W/(m · K), mis on 60 korda suurem vee omast. Laserprojektoreid tootev ettevõte kasutab vedelmetalli mikrokanaleid, et jahutada 3000 W valgusallika ühendustemperatuuri alla 80 kraadi.
Kile grafeeni soojuse hajutamiseks: ühekihilise-grafeeni soojusjuhtivus on 5300 W/(m · K). Üks mobiilivälkusid valmistav firma on LED-tagaplaatidele pannud grafeenkatte, mis laseb soojusel kolm korda kiiremini levida.
Faasimuutusmaterjal (PCM): välisvalgustite ettevõte paneb parafiini{0}}põhise PCM soojust hajutavate ribide vahele. See materjal neelab päeval soojust ja sulab, seejärel eraldab öösel soojust ja tahkub. See vähendab päevase ristmiku temperatuurimuutuste ulatust 15 kraadi võrra.