Kort introduktion
LED är en punktljuskälla som skiljer sig från energisnåla lampor eller glödlampor som för närvarande finns på marknaden. Som namnet antyder är punktljuskällan det ljus som sänds ut av en punkt, och ljuset som emitteras av denna punkt har också en annan viktig egenskap, det vill säga att det bara finns ljus i en riktning (alla traditionella bakre reflektorer har ingen betydelse för LED själv).
Om vi vill använda detta speciella ljus för belysning måste vi bearbeta detta ljus för att uppnå våra krav och mål. Därför måste vi lägga till optisk design för att ändra denna relativt koncentrerade punktljuskälla. Astigmatism med en viss vinkel, detta är den välbekanta stråhatten LED.
Stråhatt LED är en form av förpackning som professionellt används i ljusdesign. Å ena sidan kan den ändra ljuset från en koncentrerad ljuskälla till en astigmatisk ljuskälla med en viss vinkel. Å andra sidan har den mindre ljusdämpningseffekt och låter mer ljus sändas ut för vår användning.
Även om stråhatten LED har gjort ett kvalitativt språng i optisk vinkel är den fortfarande en punktljuskälla jämfört med den välbekanta ytljuskällan. Eftersom dess ljusstyrka är för koncentrerad, om mänskliga ögon tittar direkt på ljuskällan, kommer det fortfarande att orsaka viss skada på våra ögon.
Därför, vid tillämpningen av LED-belysning på hushållsbelysning, måste vi bearbeta ljuset ytterligare och lägga till en viss optisk design för att uppnå syftet med direkt observation av det mänskliga ögat, samtidigt som ljuset mjukas upp. Å andra sidan måste vi förstora belysningsvinkeln igen. Även om själva stråhatten LED har uppnått en räckvidd på 120 grader, om den appliceras direkt på hembelysning, kommer den att ge oss en känsla av att taket är helt mörkt. Det genomskinliga locket sprider ljuset igen för att anpassa sig till normal hembelysning.
Skillnaden mellan lysdioder med hög effekt och låg effekt
Med den kontinuerliga utvecklingen av LED-teknik har människor utvecklat ett enda LED-chip med ökande kraft för att anpassa sig till belysning med stora ytor. För närvarande kan världens framkant uppnå en enda LED-effekt på mer än 200W, även om kraften kan vara stor, men dess pris/prestanda-förhållande är inte bra. Låt oss ta flera vanliga lysdioder som exempel för att göra en analys.
För närvarande använder en stor del av industrin en enda 0,06W effekt, och dess ljusstyrka kan nå 7LM. Vi beräknar det tillfälligt enligt den vanliga 6LM. Om effekten ska nå 1W måste vi använda 17 samma lysdioder med en total ljusstyrka. Det är 17*6=102LM, vilket betyder att 100LM/W kan uppnås. Om vi använder ett enda chip med 1W effekt, kan utgående ljusstyrka nå upp till 80LM, och det vanligaste är i allmänhet runt 60LM. Detta är en av ljusstyrkorna. Den största skillnaden, det kan ses att för hemmabruk måste vi fortfarande välja LED-lampor med låg effekt.
Ur produktkostnadsperspektiv är kostnaden för högeffekts-LED högre än kostnaden för lågeffekt. Detta kommer från två aspekter. Den ena är kostnaden för själva lysdioden, och den andra är att högeffektslysdioder måste utrustas med kylflänsar av aluminium. Kretskortet, tillsammans med naturlig värmeavledning, kan uppfylla kraven.
Ur perspektivet av framtida underhållskostnader för produkten, om våra lampor misslyckas under användning, kan du hitta vilken elverkstad som helst för att ersätta den skadade lysdioden. Kostnaden för en 0,06W LED är högst 1 yuan, plus underhållsavgiften överstiger inte 5 yuan, om den ska ersätta en 1W LED blir LED-kostnaden 8 yuan, plus underhållskostnaden blir cirka 15 yuan. Relativt sett kan lågeffektlysdioder köpas på vilken elektronisk marknad som helst, medan högeffektslysdioder kanske inte är tillgängliga överallt.
LED till hög effekt är en marknadstrend och huvudströmmen i framtida utveckling. Men eftersom tekniken ännu inte har nått önskat resultat, ur teknisk synvinkel, är den för närvarande inte lämplig för hembelysning.
Vikten av termisk design
Själva lysdioden är en halvledarenhet, och alla halvledarenheter har vissa temperaturkrav för normal drift, inklusive omgivningstemperatur och driftstemperatur. I allmänhet är omgivningstemperaturen för normal drift av halvledarenheter lägre än 80 grader. När temperaturen på PN-övergången inuti lysdioden når 140 grader kommer den att misslyckas.
Under normal drift kommer dess egen temperatur att sändas ut genom stiften eller den dedikerade basen och sedan sändas ut till den omgivande luften genom kretskortet eller aluminiumsubstratet som är anslutet till stiften för att säkerställa normal drift av lysdioden.
Generellt sett är effekten hos ett enstaka chip större än 0,2W, och aluminiumsubstrat måste användas för värmeavledning, och aluminiumskal och aluminiumkylflänsar måste läggas till för hög effekt. Naturligtvis är detta relaterat till antalet och densiteten av lysdioder i hela lampan, och värmeavledningsdesignen bör även beaktas för lågeffekts-lysdioder som är för koncentrerade. Detta är som alla elektroniska produkter runt omkring dig, såsom: TV-apparater, bildskärmar, datorvärdar, etc. Felaktig värmeavledningsdesign leder direkt till förkortad LED-livslängd och påskyndar ljusförfall.
- För närvarande kan det mesta av den övre gränsen för korsningstemperaturen nå cirka 120 grader, och den nuvarande krypningen bör betraktas som högre, vilket är 150 grader.
- Lamppärlans termiska motstånd varierar beroende på förpackningsmaterialets struktur. Vissa flermarker är så höga som tiotals, och enstaka marker är vanligtvis ensiffriga, högst ett dussin. Naturligtvis är detta direkt relaterat till korsningstemperaturen, vilket är relaterat till viktiga parametrar som LED-livslängd och ljuseffektivitet.
- För närvarande är designlivslängden för de flesta LED-lampor 20 000~50 000H, vilket bestäms av många faktorer. Först och främst begränsar livslängden för IC, etc. hela lampans livslängd.
- Ur värmeavledningsperspektivet är den strukturella layouten faktiskt problemet med termiskt kontaktmotstånd och värmeledningsflaskhals, vilket involverar mycket och är inte lätt att lista. I allmänhet är strukturen integrerad och stora ytor har god kontakt. Lamppärlorna på kretskortet bör fördelas så jämnt som möjligt för att undvika koncentration av värmekällor.
- Naturligtvis, ju högre köreffektivitet, desto bättre. I layouten är principen för den största värmekällan så långt som möjligt, det vill säga LED-lamppärlorna kan fyllas med lim för att uppnå effekten av värmeavledning och isolering.
Omfattande övervägande: Temperaturökningen för en bra värmeavledningskonstruktion bör kontrolleras under 35 och korsningstemperaturen under 80. Den teoretiska livslängden är mer än 50 000H.
Aktuella värmeavledningsdesignutmaningar
- Naturlig värmeavledning är för begränsad av utrymmet (strålningsvärmeavledning i sig har liten effekt och begränsas av utrymmets storlek).
- Utrymmet för förbättring av naturligt värmeavledningsområde är begränsat (begränsad värmeavledning genom konvektion).
- För närvarande används metalldelar som radiatorer, och värmeledning i ett litet utrymme är tillräckligt. (Kylarens temperaturskillnad är liten, och effekten av värmeledningsförmåga är liten).
- Det mesta av värmeavledningsdesignen kan bara fokusera på val av lamppärlor, värmeavledningsyta, termisk resistans för gränssnittskontakt och strålningsvärmeavledning. Nästan en återvändsgränd.
- Den nuvarande situationen, genombrottspunkten för värmeavledningsdesign är värmeavledningsdesignen för belysningssystemet, som är resultatet av en kombination av faktisk tillverkning, materialtillbehör, strukturell modellering och olika erfarenheter inom värmeavledningsdesign.
