LED燈珠首要用于發(fā)光。因而，光學涂層、光束辦理設備如反射器和透鏡、波長轉化熒光體等存在進一步的體系復雜性。盡管如此，熱量辦理關于牢靠的固態(tài)照明(SSL)產(chǎn)品而言至關重要。因而，咱們需求了解如何在靜態(tài)和瞬態(tài)布景下冷卻LED。
靜態(tài)冷卻LED燈珠
將LED燈珠堅持冷卻的慣例辦法是將LED器材安裝在散熱器上。來自LED燈珠的熱量經(jīng)過傳導進入散熱器，然后散發(fā)到空氣中。假定熱量被水或其他流體除掉，散熱器有時被稱為冷板，由于相關聯(lián)的散熱體系常常要規(guī)劃作業(yè)流體處于低于室內(nèi)環(huán)境的固定溫度。
從LED燈珠到散熱片能否有用運送熱量取決于高導熱性的資料。 咱們經(jīng)過試驗得出銅優(yōu)于鋁和黃銅，又優(yōu)于不銹鋼。
盡管銅在這些金屬中是[敏感詞]的熱導體，可是導熱系數(shù)與資料的厚度無關。經(jīng)過資料傳導傳遞熱量的才能首要跟熱阻有關，厚度越厚，熱阻越大。
電介質和氣流
例如，中高功率LED燈珠陣列一般建立在導熱PCB上。在頂面，有銅板與LED燈珠進行電銜接，而在[敏感詞]有一塊鋁來傳導熱量。在銅和鋁之間有一電介質層，以避免銅板對鋁的電短路。各制造商在挑選介電資料方面采納了不同的辦法，從有機資料到無機化合物，涵蓋了整個光譜。試驗中熱電阻最小的電介質資料幾乎是一個數(shù)量級的，能夠運用最薄的電介質資料，一同仍能供給所需的絕緣阻隔。
可是，試驗并不能闡明悉數(shù)。假定該設備是用空氣冷卻的，在LED燈珠和散熱片之間的熱途徑中將有許多界面。一些由焊料橋接，一些由粘合劑橋接，其他將被壓在一同(例如運用螺絲)。這些接合處對熱傳導帶來了額定的妨礙，其巨細或許很大、難以預測、并隨時刻而改動。
體系中所有熱阻和界面電阻的串聯(lián)/并行加法稱為熱阻抗，規(guī)劃導通途徑以堅持LED燈珠冷卻。核算類似于電阻網(wǎng)絡。試驗中，電壓本質上就是溫度，電流是熱通量，所得電阻是熱阻。
在開發(fā)作業(yè)中，您能夠依靠于熱傳導途徑的等效電阻。為了得到一個完好的熱阻抗體系模型，有必要在資料之間的每個過渡處添加熱界面電阻。
瞬態(tài)冷卻LED燈珠
以上的評論是假定在安穩(wěn)狀況，即LED燈珠[敏感詞]地通電而且散熱器將熱能接連地耗散到周圍空氣中。這種熱模型在兩種情況下會呈現(xiàn)毛病。一種是在接通LED燈珠時，更一般地是在脈沖操作中。令人驚奇的是，能夠規(guī)劃一條熱途徑，在接連作業(yè)時堅持LED冷卻，可是在接通時會過熱。當這樣操作時，相關聯(lián)的熱偏移或許讓LED燈珠俄然呈現(xiàn)毛病，類似于鎢絲燈絲敞開時俄然開裂相同。因而，LED燈珠的熱處理方案規(guī)劃需求考慮瞬態(tài)操作，而且包含時刻和空間變量。
時刻依靠
瞬態(tài)冷卻的時刻重量是由于熱途徑中資料的比熱容量而發(fā)生的。這能夠作為電容器添加到熱電阻的電氣模型中.熱容量是指資料受熱(或冷卻)時吸收(或放出)熱量的性質。熱容量的巨細用比熱容(簡稱比熱)表明。
熱傳導的時刻依靠是由于體系中資料的熱容量而導致的，電等效模型是RC低通濾波器。
電氣模型類比意味著熱阻抗有時用于描繪資料的時刻相關的熱性質。請注意，這時要注意區(qū)別，由于熱阻抗也能夠用來描繪整個體系的靜態(tài)熱阻。
空間依靠
瞬態(tài)冷卻的空間重量源于熱量往哪個方向分散多一些。比方，一個安裝在大的薄金屬板上的LED燈珠。開始，整個板處于環(huán)境溫度。LED燈珠作為點熱源。在接通時，LED燈珠會發(fā)生熱量，經(jīng)過傳導將熱量傳遞到板中。熱量快速經(jīng)過金屬板，提高了LED燈珠下方區(qū)域的溫度。因而，最早的時分，金屬板的一小部分是來冷卻LED燈珠的。金屬板的導電性意味著LED燈珠的一些熱量會在板內(nèi)橫向擴展，因而，參加冷卻LED燈珠的金屬板的體積會隨時刻而添加，導致熱阻和熱容量呈現(xiàn)顯著改動。
一個熱體在薄金屬板上，這種簡略的有限元熱模型經(jīng)過參加冷卻的板材體積的改動體現(xiàn)空間依靠性。這些模型的核算依照從左上到右下時刻添加來進行的。
當途徑中存在高熱阻的界面或層時，空間依靠特別重要。經(jīng)過采納辦法就將熱量分布在該屏障之前[敏感詞]的或許區(qū)域，這樣在穩(wěn)態(tài)和脈沖操作中，LED燈珠能夠到達更好的冷卻。
總歸，LED燈珠有必要被冷卻，以到達[敏感詞]的功率并保證其光輸出的安穩(wěn)和壽數(shù)。能夠運用根據(jù)電氣部件的模型來結構簡略的熱傳導穩(wěn)態(tài)模型。可是，為了正確理解熱途徑，特別是在瞬態(tài)條件下的反響，[敏感詞]運用能夠習慣時刻、空間和溫度改動的東西。
熱傳導的時刻和空間依靠性解說了為什么在資料挑選方面存在層次結構。高比熱容或熱導率會跟著資料在熱途徑中的方位和LED燈珠預期的操作形式而改動。
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