Varmespredningseffekten til dampkammer i LED

Hovedproblemet med høyeffekts LED er "varme"

I følge testrapporten til Cree XLamp XR-E kan lavere LED-temperatur øke levetiden og lysstrømmen.

Dataene til 40 mil (1 mm²) LED-brikke

1W-brikke: varmefluks nær 100W/CM²

3W-brikke: varmefluks nær 300W/CM²

Fra testrapporten og dataene ovenfor kan vi vite at problemet med ledet varme hovedsakelig er overoppheting med høy varmetetthet (hot spot), snarere enn total varmefluks.

Overoppheting fokus på hot spot, det vil påvirke levetiden og lysstrømmen til LED.

Hvordan løse problemet med varmefokus på hot spot? Vi fant ut at høyeffektive varmespredere raskt kan spre varme, og dermed unngå at varmen blir fokus på de varme punktene. Og dampkammeret er en slags varmespreder som ekstremt raskt kan ta bort varmen. Arbeidsprinsippet ligner på varmerøret.

Arbeidsprinsippet for dampkammer

Dedampkammerer et vakuumkammer med en søyleformet struktur indre, vanligvis laget av kobber.

Når varmen overføres fra varmekilden til fordampningssonen, begynner kjølevæsken i kammeret å fordampe etter å ha blitt varmet opp i et lavvakuummiljø. På dette tidspunktet absorberer den varmeenergi og ekspanderer raskt, og kjølingen i gassen fyller raskt hele kammeret. Når gassen arbeider i kontakt med et relativt kaldt område, vil den kondensere. Varmen akkumulert under fordampning frigjøres av fenomenet kondensasjon, og den kondenserte kjølevæsken vil returnere til fordampningsvarmekilden gjennom mikrostrukturens kapillærkanal, og denne operasjonen vil bli gjentatt i kammeret.

I henhold til arbeidsprinsippet til dampkammeret vet vi at:

1. Dampkammeret er et todimensjonalt varmeledningsprodukt, som teoretisk kan lede en stor mengde varme i en todimensjonal flat plate.

2. Dampkammeret kan brukes til belysningsmoduler.

A: Enkel geometrisk struktur - de geometriske formene er vanligvis firkantede og runde

B: Overflaten deformeres ikke lett - dampkammeret har en toleranse på opptil 0,2 mm.

C: Når kjøleribben er tilstrekkelig, vil det være mindre temperaturforskjell - når kjøleribben avleder varmen, vil temperaturendringen være svært liten.

D: Dampkammer kan bare løse problemet med varmeoverføring, siden varmeoverføringshastigheten er veldig rask, men den må fortsatt legge til en kjøleribbe i aluminium for å oppnå varmeavledning.

Kontrasteksperimentet

Eksperiment 1-Plasser LED-en på en aluminiumskjøleribbe, tenn i 10 minutter og blås den deretter med en likestrømsvifte i 5 minutter.

(Aluminium kjøleribbe)

Eksperiment 2-Plasser LED-en på et dampkammer og aluminiumskjøleribbe, tenn i 10 minutter og blås den deretter med en likestrømsvifte i 5 minutter.

(Dampkammer på aluminiumskjøleribben)

12W LED

Resultater for infrarød eksperiment 1 (bruk kun kjøleribbe i aluminium)

1-1 : 58 grader ,1-2 : 29 grader ,1-3 : 28,2 grader

Resultater for infrarødt eksperiment 2 (dampkammer + kjøleribbe i aluminium)

2-1 : 55,2 grader ,2-2 : 31,2 grader ,2-3 : 29,2 grader

Eksperimentsammendrag:

Overflatetemperaturen til eksperiment 2 er 3 grader lavere enn eksperiment 1.

Dampkammeret forsterker varmeoverføringseffekten til LED.

10W termisk motstand

Resultater for infrarød eksperiment 1 (bruk kun kjøleribbe i aluminium)

1-1 : 80,4 grader 1-2 : 57,6 grader 1-3 : 55,5 grader

Resultater for infrarødt eksperiment 2 (dampkammer + kjøleribbe i aluminium)

2-1 : 67,1 grader 2-2 : 57,6 grader 2-3 : 56,2 grader

Eksperimentsammendrag:

Overflatetemperaturen til brikken i eksperiment 2 var lavere enn i eksperiment 1 13,3 grader . Dampkammeret forbedret varmeledningen til brikken og reduserte den termiske motstanden.

10W øyeblikkelig termisk motstand

Resultater for infrarød eksperiment 1 (bruk kun kjøleribbe i aluminium)

{{0}}: 29,5 grader 1-2 :30,0 grader 1-3 : 30,1 grader

Resultater for infrarødt eksperiment 2 (dampkammer + kjøleribbe i aluminium)

2-1 : 31,5 grader 2-2 :32,2 grader 2-3 : 32,2 grader

Eksperimentsammendrag:

Eksperiment 2 med et dampkammer er betydelig bedre enn eksperiment 1 når det gjelder brikketemperatur, og opprettholder en temperaturendring på 13-15oC for arbeid ved 1-10 minutter. Dette betyr at bruk av dampkammer kan redusere den termiske motstanden mellom brikken og kjøleribben, kan redusere temperaturen på overgangstemperaturen under samme oppstartstilstand.

Eksperimentell konklusjon: dampkammeret forbedrer den termiske ledningen til brikken og reduserer den termiske motstanden

Hvordan bruke et dampkammer på høyeffekts LED?

Løsning A: Flere LED-brikker er direkte forseglet og montert på dampkammeret

Sammenligningseksperiment av høyeffekts LED (50W multi-chip direkte loddet til dampkammeret) og (50W multi-chip direkte loddet til kobberkortet)

(50W multi-chip direkte loddet til dampkammeret)

(50W multi-chip direkte loddet til kobberkortet)

Eksperimentelle data

(kanal 0~3: brikketemperatur kanal 4~5: kjøleribbetemperatur)

Spontemperaturen til dampkammeret er 30 grader lavere enn kobberplaten

Dampkammer kan gjøre temperaturen på LED lavere. Når den samme kjøleribben brukes til å spre varme, er det en temperaturforskjell på ca. 30 grader.

Dampkammeret kan sørge for at temperaturen på hver brikke på brettet er den samme. Hvis kobberplaten brukes til varmeavledning, vil temperaturen på senterbrikken være mye høyere enn de omkringliggende, noe som vil påvirke levetiden til brikken.

Fordeler med direkte lodding av LED-brikker på dampkammeret:

1. Reduser overgangstemperaturen til brikken og forleng levetiden til brikken

2. Kan gjøre brikken mer fokus, noe som er bedre for den generelle utformingen av lampen

3. Gjør høyeffekt multi-chip emballasje mulig

Løsning B: Skriv ut PCB på dampkammeret, og installer LED på dampkammeret med SMT (Surface Mount Technology).