LED-Kühltechnologielösungen
Dieses Papier schlägt eine technische Lösung für die Standardisierung von LED-Beleuchtungsmodulen vor. Der Kühlkörper wird als Bauteil in der Lampe klassifiziert.
Der Docht bestehend aus LED-Kern und wärmeleitendem Kern wird nach einer Reihe von Standards entwickelt und gefertigt. Der konisch zylindrische wärmeleitende Kern wird verwendet, um das Problem effektiv zu lösen.
Das Problem der Wärmeleitung zwischen dem Docht (wärmeleitender Kern) und dem Kühlkörper (Lampe), der Docht und die Lampe lassen sich leicht zerlegen und zusammenbauen, der Aufbau ist sehr einfach und die Kosten sind gering.
Es ist ein wissenschaftlicher Weg, die Modulstandardisierung zu realisieren, und es wird davon ausgegangen, dass die Konstantstrom-Antriebsstromversorgung sinnvoller ist.
Natürliche Konvektionswärmeableitung, keine mechanische Bewegung, hohe Zuverlässigkeit, geringe Kosten, natürlich bevorzugt von LED-Leuchten. Dieser Artikel erklärt das Prinzip der natürlichen Konvektionswärmeableitung, die maximale Wärmeableitung und das Konzept des optimierten Designs, diskutiert die beste Anwendungsstruktur von LED-Lampen-Kühlkörper-Sonnen-Kühlkörper und schlägt die Verwendung einer Konvektionsabdeckung vor, um die Wärmeableitung zu verbessern unter Ausnutzung des Kamineffekts.
Nach einer Vielzahl von Experimenten, Analysen und Forschungen wurden Optimierungs- und Verbesserungsergebnisse erzielt, die weniger als 4 Gramm Aluminium pro Watt für die Wärmeableitung erreichen können.
Die Kosten für die Wärmeableitung werden deutlich reduziert. Die Kosten der Wärmeabfuhr werden in Zukunft nicht mehr berücksichtigt. Kurz gesagt, LED-Wärmeableitung Es ist nicht schwierig und wird kein Problem mehr sein.
Wissenschaftliche Aufteilung der Module
Die LED-Lampe eines namhaften Unternehmens integriert LED-Chip, Kühlkörper und Antriebsleistung in einem und nutzt eine Installationsschnittstelle wie eine Glühlampe. Es gibt viele solcher Strukturen auf dem Markt, obwohl diese Konstruktion für normale Leute praktisch ist, um die vorhandene Glühlampe zu installieren und zu ersetzen. Glühbirnen, aber sie sind teuer und haben einen fatalen Fehler – unzuverlässige Wärmeableitung. Stellen Sie die LED-Lampe horizontal, aufrecht oder kopfüber auf.
Die Wärmeableitungswirkung der drei Haltungen ist unterschiedlich. Wenn ein Lampenschirm hinzugefügt wird, hängt der Wärmeableitungseffekt eng mit der Form und Größe des Lampenschirms zusammen.
Wenn der Lampenschirm geschlossen ist oder die Luftzirkulation innen und außen schlecht ist, verschlechtert sich der Wärmeableitungseffekt, der Lichtzerfall tritt sofort auf und sogar Schäden treten sofort auf. Daher wird diese Art von LED-Lampe nicht die Entwicklungsrichtung der LED-Beleuchtung sein. Außerdem ist die Struktur des Kühlkörpers selbst nicht ideal und die Wärmeableitungskosten sind nicht gering.
Wegen ihrer einfachen Herstellung werden kugelförmige Glühbirnen und gerade Röhrenleuchtstofflampen verwendet. Die Anhäufung von Geschichte lässt die Leute an kugelförmige Glühbirnen und gerade Röhren denken, wenn sie von Beleuchtung sprechen. Menschen verwenden Lichter zum Zwecke des Lichts. LED ist eine neue Art von Lichtquelle, daher sollte das Design der LED-Beleuchtung von den Eigenschaften der LED-Lichtquelle ausgehen und ein neues Modell etablieren.
Die Verbindung zwischen Docht und Stromkreis der Lampe ist einfach, aber die thermische Verbindung (Wärmeleitung) zwischen Docht und Kühlkörper ist nicht so einfach. Eine effektive und einfache technische Lösung, um dieses Problem zu lösen: Verwenden Sie eine konische Säule, um die Wärmeübertragungsfläche zu kontaktieren. Konische Säule und konisches Loch, einfach zu verarbeiten, einfach, Genauigkeit zu gewährleisten, geringe Verarbeitungskosten.
Der wesentliche Vorteil der Verwendung einer konischen Säule als Kontaktwärmeübertragungsfläche besteht darin, dass der Anpressdruck zwischen den beiden Kontaktflächen des Wärmeleitkerns und des Kühlkörpers groß genug ist: Solange die Axialkraft klein ist, ist der Kontakt Druck kann mehrfach vergrößert werden, so dass der Dochtwärmeübergangswiderstand zwischen dem Kühlkörper und dem Kühlkörper effektiv kontrolliert wird, dh das Wärmeübertragungsproblem zwischen den beiden ist gelöst. Das folgende Rechenbeispiel verdeutlicht diesen Punkt weiter:
Zum Beispiel beträgt der mittlere Durchmesser des wärmeleitenden Kerns Ф = 20 mm, die Höhe beträgt h = 15 mm und der durchschnittliche Spalt zwischen der konischen Lochoberfläche des Kühlkörpers beträgt △ = 0,03 mm, es wird gewöhnliche Wärmeleitpaste verwendet λ = 1,0 W/m·K, und die Dochtleistung beträgt Q = 12 W. Berechnen Sie die durchschnittliche Temperaturdifferenz zwischen dem thermischen Kern und der Wurzel des Kühlkörpers:
t=Q·△/λ·D·л·h=0.38℃, weniger als 0.4℃
Das Problem der thermischen Verbindung (Wärmeleitung) ist gelöst und die Realisierung einer universellen Standardisierung von Dochten steht kurz bevor. Die Dochte mit unterschiedlichen Spezifikationen werden nach der Standard-Wärmeableitungsleistung unterteilt, z. B.: 3W, 6W, 10W, 15W, 20W, entsprechend unterschiedlichen Spezifikationen der Standards mit Strom zu tun haben, gibt es nur zwei Schnittstellen.
Daher gibt es viele Arten von Standardschnittstellenspezifikationen für LED-Dochte, aber die Anzahl ist noch begrenzt. Die Lampen und Laternen beinhalten Dekorationen, sie können in verschiedenen Formen vorliegen, aber ihre Standard-Wärmeableitung muss den angegebenen Wert erreichen.
Die Lampen werden nach ihrer Standard-Wärmeableitung eingeteilt und ihre Schnittstellen werden mit ihren Standards verglichen. Die Wärmeableitung entspricht der Dochtschnittstelle. Das Design kann so sein. Der Docht mit 10 W (Standard-Wärmeableitungsleistung) kann an einer 12 W-Lampe installiert werden, aber der 12 W-Docht kann nicht an einer 10 W-Lampe installiert werden.
Dies kann durch den strukturellen Unterschied in der Schnittstelle erreicht werden. Da jede Lampe ihre entsprechende feste Installationsform hat, ist ihre Wärmeableitungsleistung ebenfalls stabil, sodass Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass Benutzer ihre Wärmeableitungsleistung bei der Installation ändern, dh die Wärmeableitung ist stabil und zuverlässig.
Kurz gesagt, dieser Artikel schlägt die wissenschaftlichen Aspekte der Modulaufteilung der LED-Beleuchtung vor:
Die Wärmeableitung ist stabil und zuverlässig,
②Die Standardisierung von LED-Beleuchtungsmodulen sowie entsprechende Prüfnormen und Betriebsverfahren lassen sich leicht realisieren, um die gesamte Industriekette zu verbessern und Kosten zu senken.
LED-Beleuchtung Heizungsproblem
Aufgrund ihrer Energieeinsparung, ihres Umweltschutzes und ihrer langen Lebensdauer gilt die LED-Beleuchtung als die nächste Beleuchtungstechnologie, die die bestehende Beleuchtungstechnologie ersetzen wird. LED ist eine Kaltlichtquelle, die Hitze fürchtet. Bis zu 70 % der elektrischen Energie werden in Wärme umgewandelt, daher müssen effiziente Maßnahmen zur Wärmeableitung getroffen werden, um die Lebensdauer der LED-Lampe zu gewährleisten.
Obwohl sich die LED-Lichtemissionstechnologie sprunghaft weiterentwickelt hat, mit Berichten von bis zu 200lm pro Watt, bereitet die LED-Wärmeableitung bei der LED-Beleuchtung große Kopfschmerzen, aber sie wurde nicht effektiv gelöst. Es ist zu einem Hindernis auf dem Weg zur Popularisierung und Entwicklung der LED-Beleuchtung geworden.
Das größte Problem, das die Popularisierung von LED-Beleuchtungsanwendungen behindert, ist der hohe Preis von LED-Leuchten. Obwohl die vorgelagerten Hersteller von LED-Chips den größten Teil ihrer Gewinne teilen und Raum für erhebliche Preissenkungen haben, müssen sie die gesamten sozialen Ressourcen effektiv der gesamten Kette der LED-Beleuchtungsindustrie zuweisen, um die Kosten für den Normalbürger bequem zu kaufen und zu installieren.
Die Standardisierung von LED-Beleuchtungsmodulen ist der einzige Weg, ebenso wie die bestehende Beleuchtung (Glühlampen, Leuchtstofflampen/Energiesparlampen). Das Hindernis für die Standardisierung von LED-Beleuchtungsmodulen ist das Vorhandensein von Wärmeableitungsproblemen.
Die Wärmeableitung ist ein Teil der Wärmeübertragung. Die menschliche Forschung zur Wärmeübertragung hat eine jahrhundertelange Geschichte. Die 1960er bis 1970er Jahre waren die Höhepunkte der Forschung der Menschen zum Thema Wärmeübertragung. Die Hauptantriebskraft war die Forderung nach menschlicher Entwicklung der Luft- und Raumfahrt.
Zu dieser Zeit sammelten sich viele herausragende Talente auf dem Gebiet der Wärmeübertragungstechnik und viele Wärmeübertragungsforscher wurden zu berühmten Persönlichkeiten. Danach nahm die Begeisterung der Menschen für die Wärmeübertragungsforschung allmählich ab.
Derzeit gibt es nur sehr wenige Fachleute in Wärmeübertragung und Technologie. Wärmeübertragung und Technik sind bereits sehr ausgereift, wie eine reife Frucht, die auf den Boden fällt und von Blättern bedeckt ist, und wird heutzutage von den Menschen nicht mehr gesehen, so dass bei der Elektronikindustrie, hauptsächlich der CPU im Computer, die Hitze plötzlich erhöht.
Die Menschen haben nicht die Blätter vom Boden gezogen, die reifen Früchte gepflückt und das ausgereifte Wissen über die menschliche Wärmeübertragung in die Elektronikindustrie übertragen.
In Bezug auf die Wärmeableitung von LED-Lampen fehlen der aktuellen Industrie klare Forschungsergebnisse zu jedem Detail der Wärmeübertragung im gesamten Wärmeübertragungsprozess.
Die Analyse weist darauf hin: der konvektive (natürliche) Wärmeübergang von der LED-Sperrschicht zur Luft und der Oberfläche des Kühlkörpers, der Anteil der Wärmeübergangstemperaturdifferenz (dh der Wärmewiderstand) in jedem Prozess, welcher Prozess die größte Temperatur hat Unterschied, dh der Hauptwiderspruch, und die Auswirkungen für jeden Wärmeübertragungsprozessfaktor, wie die technische Richtung seines Wärmewiderstands reduziert werden kann, insbesondere der Wärmeübertragungsprozess mit dem größten Wärmewiderstand.
Wichtiger ist die technische Richtung zur Reduzierung des Wärmewiderstands. Auch bei diesen Forschungsergebnissen muss es den Bauingenieuren bekannt sein, denn die Wärmeübertragung erfolgt letztlich über die Struktur.
In Bezug auf Wärmeübertragung und Technologie ist die LED-Wärmeableitung nicht kompliziert, sie umfasst nur einen sehr kleinen Teil der Wärmeübertragung-Wärmeleitung und Konvektionswärmeübertragung (hauptsächlich Luft-Naturkonvektions-Wärmeübertragung), von denen Wärmeleitung und Wärmeübertragung sein können Gebrauchte vorgefertigte Wärmeübertragungs-Computersoftware kann sehr genaue Antworten erhalten, wie z. B. die Analyse der Temperaturverteilung im LED-Package-Chip (Wärmeübertragungsprozess), die Analyse der internen Temperaturverteilung vom LED-Chip zum Kühlkörper.
Besonderes Augenmerk sollte jedoch auf die konvektive Wärmeübertragung gelegt werden, bei der eine Luftströmung beteiligt ist, und es müssen eine Vielzahl von experimentellen Untersuchungen durchgeführt werden. Computersoftwareberechnungen haben nur akademische Bedeutung und keine praktische ingenieurwissenschaftliche Bedeutung. Weil der Fehler zu groß ist, gibt es immer noch viele Unternehmen, die gerne für solche Software werben.
Wie ist das Problem der LED-Wärmeableitung kompliziert?
Die Gründe, die dazu führen, dass das einfache Problem der LED-Wärmeableitung kompliziert wird, sind:
- Wissenslücke,
- Personen mit ausgereiften Kenntnissen in der Wärmeübertragung haben selten an der Erforschung der LED-Wärmeableitung teilgenommen.
- Mangel an professionellen LED-Wärmeableitungsforschungsinstituten, klare und korrekte Leitideologie für die Industrie, es gibt viele Seminare, aber die akademische Atmosphäre ist weniger und der kommerzielle Geschmack ist stark.
Gegenwärtig haben viele der professionellen Wärmeableitungstechniker, die in der Branche tätig sind, den Aspekt der Computer-Wärmeableitung übernommen und natürlich die üblicherweise verwendeten Technologien und kommerziellen Aktivitäten in diesem Bereich mitgebracht.
Beispielsweise wird die Heatpipe-Technologie häufig in Hochleistungs-LED-Beleuchtung (wie Straßenlaternen) verwendet. ), die neue Geschäftsmöglichkeiten für Heatpipe-Hersteller eröffnet, die ursprünglich Computerchip-Radiatoren bedienten.
Es gibt sogar einen Vorschlag, ein Rückfluss-Heatpipe zu verwenden, was zweifellos ein Overkill ist. Ein Unternehmen in der Europäischen Union hat die Technologie zur Wärmeableitung durch Immersion in Flüssigkeiten erfunden. Dieser Erfindung fehlen grundlegende Kenntnisse der konvektiven Wärmeübertragung. Die Schöpfer dieser von Autowassertanks inspirierten Erfindungen wissen nicht, warum der Automotor die Wasser-(Flüssigkeits-)Kühltechnologie und Wasser verwendet wissenschaftlicher Geist und Urteilsvermögen.
Über Netzteilstandards
In diesem Artikel wird davon ausgegangen, dass ein Konstantstromantrieb verwendet werden sollte. Die LED-Chips im Docht sind in Reihe (teilweise parallel) geschaltet und jeder LED-Chip (oder Parallelgruppe) ist mit einer Bypass-Schutzkomponente ausgestattet. die Funktion dieses Bauteils, sobald der bestückte LED-Chip beschädigt ist, im ausgeschalteten Zustand aufgrund der hohen Spannung (z.B. doppelte maximale Spannung der LED) das Bauteil durchschlägt und einen dauerhaften Kurzschluss bildet damit ein oder zwei LED-Chips nicht beschädigt werden und der gesamte Docht verschrottet wird. Zum Beispiel hat eine 12W LED-Lampe insgesamt 12 LED-Chips. Wenn zwei von ihnen beschädigt sind und die Helligkeit abnimmt, kann der Stromeinstellanschluss angeschlossen werden, um den Strom zu erhöhen, um die verringerte Helligkeit auszugleichen, so dass die Zuverlässigkeit der Lampe hoch ist.
Die Vorteile der Verwendung einer Konstantstrom-Antriebsstromversorgung umfassen:
- Es ist einfacher, eine einheitliche Standardstromversorgung zu erreichen. Zum Beispiel ist der standardmäßige gleichmäßige Konstantstrom auf 350 mA eingestellt. 15W Docht und die Nennspannung beträgt 43V. Der Nennstrom des Chips bezieht sich auf die Chipfläche im LED-Chip, so dass das Design leicht angepasst werden kann. Es können Chips hergestellt werden, die den einheitlichen Nennstromstandard erfüllen. Darüber hinaus können auch lokale Chips parallel geschaltet werden, wie z. B. zwei oder drei LED-Chips parallel, um einen einheitlichen Nennstrom (z. B. 350 mA) zu erreichen;
- Die Treiberschaltung ist einfach, es gibt wenige Komponenten, die Kosten sind niedrig und die Effizienz der Stromversorgung ist hoch. Aufgrund des geringen Betriebsstroms (350 mA) ist auch der Schaltverlust der Schaltleistungsröhre BG klein und die Leistungsversorgungseffizienz hoch; unter Verwendung eines einheitlichen Standard-Konstantstroms (350 mA) kann die Schaltleistungsröhre BG in den Treiber-IC integriert werden (wie in Abbildung 4 dargestellt durch die gestrichelte Linie) und der Nennleistungsbereich ist groß, von 1 W bis 70 W (Netz Strom ist AC220V). Je größer die Ausgangsleistung (je mehr LED-Kerne in Reihe geschaltet sind), desto höher die Ausgangsarbeitsspannung des Netzteils, desto kleiner die Schaltspannung, die die Schaltleistungsröhre BG trägt, desto geringer der Schaltverlust und desto höher die Effizienz der Stromversorgung.
- Das Prinzip und die Optimierung der natürlichen Konvektionswärmeableitung. Bei der Wärmeabfuhr wird schließlich Wärme an die Luft abgegeben und die Wärme durch den Luftstrom (Konvektion) abgeführt. Der Strahlungswärmeübergang des Kühlkörpers nimmt einen sehr geringen Anteil ein und wird daher nicht berücksichtigt.
