مقایسه پنج نوع هیت سینک برای وسایل روشنایی LED

بزرگترین چالش فنی که در حال حاضر با وسایل روشنایی LED مواجه است، مسئله اتلاف گرما است. اتلاف حرارت ضعیف منجر به منبع تغذیه درایور LED و خازن های الکترولیتی می شود که در توسعه بیشتر وسایل روشنایی LED و همچنین علت پیری زودرس منبع نور LED به گلوگاه تبدیل می شوند.

 

در حال حاضر، هنگامی که منبع نور LED روشن می شود، حدود 30 درصد از انرژی الکتریکی به انرژی نور و بقیه به انرژی حرارتی تبدیل می شود. بنابراین، دفع سریع این مقدار زیاد گرما جنبه فنی کلیدی طراحی ساختاری وسایل LED است. انرژی حرارتی باید از طریق رسانش گرما، جابجایی گرما و تابش گرما تلف شود. تنها با اتلاف سریع گرما می توان دمای حفره داخل چراغ LED را به طور موثر کاهش داد، منبع تغذیه را از کارکرد در یک محیط با دمای بالا محافظت کرد و از پیری زودرس منبع نور LED به دلیل عملکرد طولانی مدت در دمای بالا جلوگیری کرد.

 

بیایید ZP HEAT SINK را دنبال کنیم تا مسیرهای اتلاف حرارت وسایل روشنایی LED را بررسی کنیم:

از آنجایی که منابع نور LED دارای اشعه مادون قرمز یا فرابنفش نیستند، قابلیت اتلاف گرمای تشعشع را ندارند. بنابراین، مسیر اتلاف گرما وسایل روشنایی LED فقط می‌تواند به هیت سینک‌هایی تکیه کند که با تخته مهره‌ای لامپ LED ترکیب شده‌اند تا گرما را از بین ببرند. سینک های حرارتی باید عملکردهای هدایت گرما، انتقال گرما و تابش گرما را داشته باشند.

 

هر سینک حرارتی، علاوه بر انتقال سریع گرما از منبع گرما به سطح سینک حرارتی، در درجه اول متکی به همرفت و تشعشع است تا گرما را در هوا پخش کند. هدایت حرارتی تنها به مسیر انتقال می پردازد، در حالی که جابجایی گرما وظیفه اصلی هیت سینک است. عملکرد اتلاف گرما عمدتاً توسط ناحیه اتلاف گرما، شکل و توانایی همرفت طبیعی تعیین می شود. تابش گرما فقط نقش مکمل را ایفا می کند.

 

روش‌های متداول اتلاف حرارت شامل هیت سینک‌های آلومینیومی دایکاست، هیت سینک‌های آلومینیومی اکسترود شده، هیت سینک‌های آلومینیومی مهر و موم شده، هیت سینک‌های کامپوزیت آلومینیوم-پلاستیک و هیت سینک‌های پلاستیکی با رسانایی حرارتی بالا هستند.

 

هیت سینک آلومینیومی دایکاست
هزینه تولید قابل کنترل است، اما پره های خنک کننده را نمی توان نازک ساخت، و به حداکثر رساندن ناحیه اتلاف گرما دشوار می شود. مواد دایکاست متداول برای هیت سینک های لامپ LED ADC10 و ADC12 هستند.

 

هیت سینک آلومینیومی اکسترود شده
آلومینیوم مایع از طریق یک قالب ثابت به شکل اکسترود می شود و سپس میله از طریق ماشین کاری به شکل مورد نیاز هیت سینک بریده می شود که منجر به هزینه های پس از پردازش بالاتر می شود. پره های خنک کننده را می توان بسیار نازک و متعدد ساخت و ناحیه اتلاف گرما را تا حد زیادی گسترش داد. پره های خنک کننده به طور خودکار همرفت هوا را تشکیل می دهند تا گرما را هنگام کار دفع کنند و در نتیجه گرما را بهتر دفع کنند. مواد متداول AL6061 و AL6063 هستند.

 

 

هیت سینک آلومینیومی مهر و موم شده
با استفاده از پرس پانچ و قالب، صفحات فولادی یا آلیاژ آلومینیوم مهر و موم شده و کشیده می شوند تا هیت سینک های فنجانی شکل را تشکیل دهند. حاشیه‌های داخلی و خارجی هیت سینک‌های مهر شده صاف هستند، اما ناحیه اتلاف گرما به دلیل نداشتن باله محدود است. مواد متداول آلیاژ آلومینیوم 5052، 6061 و 6063 هستند. قطعات مهر شده سبک وزن هستند و استفاده از مواد بالایی دارند و این راه حل کم هزینه است.

 

 

رسانایی حرارتی سینک های حرارتی آلیاژ آلومینیوم نسبتا ایده آل است و آنها را برای منبع تغذیه جریان ثابت سوئیچینگ ایزوله مناسب می کند. برای منبع تغذیه جریان ثابت سوئیچینگ غیر ایزوله، طراحی ساختاری لامپ باید از جداسازی منابع تغذیه AC و DC، ولتاژ بالا و ولتاژ پایین برای تصویب گواهینامه CE یا UL اطمینان حاصل کند.

 

هیت سینک کامپوزیت آلومینیوم-پلاستیک
این یک هیت سینک با پوسته پلاستیکی حرارتی و یک هسته آلومینیومی است. هسته سینک حرارتی پلاستیکی و آلومینیومی در یک مرحله بر روی دستگاه قالب گیری تزریقی قالب گیری می شود، با هسته سینک حرارتی آلومینیومی که به عنوان یک قسمت تعبیه شده از قبل پردازش شده است. گرمای حاصل از دانه های لامپ LED به سرعت از طریق هسته سینک حرارتی آلومینیومی به پلاستیک حرارتی هدایت می شود. پلاستیک حرارتی با بال های متعدد خود همرفت هوا را تشکیل می دهد تا گرما را دفع کند و بخشی از گرما را از سطح خود ساطع کند.

 

 

چگالی پلاستیک حرارتی در مقایسه با آلومینیوم ریخته گری و سرامیک
چگالی پلاستیک حرارتی 40 درصد کمتر از آلومینیوم دایکاست و سرامیک است. برای هیت سینک های هم شکل، وزن یک هیت سینک کامپوزیت آلومینیومی-پلاستیکی را می توان نزدیک به یک سوم کاهش داد. در مقایسه با هیت سینک های تمام آلومینیومی، هزینه پردازش کمتر، چرخه پردازش کوتاه تر و دمای پردازش پایین تر است. محصول نهایی به راحتی قابل شکستن نیست. مشتریان می توانند از ماشین های قالب گیری تزریقی خود برای تولید وسایل روشنایی با طرح های متفاوت استفاده کنند. هیت سینک های کامپوزیتی آلومینیوم-پلاستیک دارای خواص عایق خوبی هستند و به راحتی استانداردهای ایمنی را پاس می کنند.

 

 

سینک حرارتی پلاستیکی با رسانایی حرارتی بالا
یک هیت سینک پلاستیکی با رسانایی حرارتی بالا یک سینک حرارتی کاملاً پلاستیکی است که ضریب هدایت حرارتی آن ده‌ها برابر بیشتر از پلاستیک معمولی است و به 2-9 W/m·K می‌رسد. دارای قابلیت هدایت گرما و تابش گرما عالی است. این نوع جدیدی از مواد اتلاف حرارت عایق قابل استفاده برای لامپ های مختلف قدرت است که به طور گسترده در لامپ های LED از 1W تا 200W استفاده می شود.

پلاستیک با رسانایی حرارتی بالا دارای سطح ولتاژ مقاومتی تا 6000 ولت AC است که برای استفاده با منابع تغذیه جریان ثابت سوئیچینگ غیر ایزوله و منابع تغذیه جریان ثابت خطی با ولتاژ بالا HVLED مناسب است. این امر باعث می‌شود که چنین وسایل روشنایی LED تست‌های ایمنی دقیقی مانند CE، TUV و UL را پشت سر بگذارند. HVLED تحت ولتاژ بالا (VF=35-280VDC) و جریان کم (IF=20-60mA) کار می‌کند، که گرمای تولید شده توسط برد لامپ HVLED را کاهش می‌دهد. سینک های حرارتی پلاستیکی با هدایت حرارتی بالا را می توان با استفاده از ماشین های قالب گیری تزریقی و اکستروژن سنتی تولید کرد.

 

در داخل هیت سینک پلاستیکی با رسانایی حرارتی بالا، یون‌های فلزی با اندازه نانو به طور متراکم بین مولکول‌های PLA توزیع شده‌اند که می‌توانند به سرعت در دماهای بالا حرکت کنند و انرژی تابش گرما را افزایش دهند. فعالیت آن نسبت به سینک های حرارتی مواد فلزی برتر است. سینک های حرارتی پلاستیکی با رسانایی حرارتی بالا در برابر دماهای بالا مقاوم هستند و بعد از پنج ساعت در دمای 150 درجه ترک نمی خورد یا تغییر شکل نمی دهند. هنگامی که با طرح های درایو IC جریان ثابت خطی ولتاژ بالا استفاده می شود، آنها نیازی به خازن های الکترولیتی و سلف های بزرگ ندارند، که به طور قابل توجهی طول عمر کل لامپ LED را افزایش می دهد. طرح های منبع تغذیه غیر ایزوله راندمان بالا و هزینه کم را ارائه می دهند و آنها را به ویژه برای کاربرد در لوله های فلورسنت و لامپ های صنعتی و معدنی پرقدرت مناسب می کند.

 

هیت سینک های پلاستیکی با هدایت حرارتی بالا را می توان با بسیاری از پره های خنک کننده خوب طراحی کرد. پره های خنک کننده را می توان بسیار نازک و متعدد ساخت و ناحیه اتلاف گرما را تا حد زیادی گسترش داد. پره های خنک کننده به طور خودکار همرفت هوا را تشکیل می دهند تا گرما را هنگام کار دفع کنند و در نتیجه گرما را به خوبی دفع کنند. گرمای حاصل از مهره های لامپ LED به طور مستقیم از طریق پلاستیک با رسانایی حرارتی بالا به پره های خنک کننده هدایت می شود و به سرعت از طریق همرفت هوا و تشعشعات سطحی دفع می شود.

 

چگالی هیت سینک های پلاستیکی با هدایت حرارتی بالا سبک تر از آلومینیوم است. چگالی آلومینیوم 2700 کیلوگرم بر متر مکعب است، در حالی که چگالی پلاستیک 1420 کیلوگرم بر متر مکعب است که تقریباً نصف چگالی آلومینیوم است. بنابراین، برای هیت سینک های هم شکل، وزن سینک های حرارتی پلاستیکی تنها نصف وزن آلومینیوم است. علاوه بر این، پردازش ساده است و چرخه قالب‌گیری به میزان 20-50% کوتاه شده است که هزینه را نیز کاهش می‌دهد.

 

موارد فوق توسط تیم فنی ZP HEAT SINK به اشتراک گذاشته شده است. لطفاً ZP HEAT SINK را برای محتوای هیجان‌انگیزتر دنبال کنید.