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Nachrichten

Aktueller Status und Fortschritt der LED-Beleuchtung, Kältetechnik

Dec 28, 2018

LEDs zeichnen sich durch ihre geringe Größe, geringer Stromverbrauch, Umweltschutz, Robustheit und reiche Farbe der Lichtquelle. Es wird von der Mehrheit der Nutzer begünstigt. Allerdings ist eines der Probleme, die mit Blick auf die Entwicklung der LED-Beleuchtung Wärmeableitung. Dieses Papier analysiert die Bedeutung der Ableitung Wärmetechnik in LED-Beleuchtung durch Analyse des Einflusses der Heizung Probleme bei der Beleuchtung und die aktuellen und zukünftigen Hitze Ableitung Technologien zu tun. Verallgemeinerung und Analyse.

Erstens die Heizung Probleme und Einflüsse in LED-Beleuchtung

1. LED Heizung Probleme

Bei der Verwendung von LED-Beleuchtung, muss wie bei herkömmlichen Beleuchtung, elektrischer Energie in Lichtenergie umgewandelt werden. Jedoch in jedem der beiden, kann keiner von ihnen völlig wandeln elektrischen Energie in Lichtenergie, und nur ein kleiner Teil der elektrischen Energie in Lichtenergie umgewandelt werden kann und die meisten der übrigen elektrischen Energie (60 % bis 75 %) wird beleuchtet und durch LEDs beleuchtet. In den Prozess der Umwandlung in Wärme. Speziell für High-Power-LED-Geräten und Leuchten da die Kraft weiter zu erhöhen, die Temperatur der internen LED-Chip wird schrittweise erhöht, und verringert sich die Leistung der internen LED-Chip und andere Geräte mit der Temperaturanstieg , sogar ungültig. Schließlich wird das LED-Gerät nicht funktionieren. Grundlegend, der Anstieg der Sperrschicht-Temperatur verringert die Wahrscheinlichkeit von PN-Junction-Lumineszenz-Rekombination. In der Lichtquelle die Helligkeit des Lichts ist reduziert, und Sättigung auftritt. Daher ist das Problem der Wärmeerzeugung ein dringendes Problem in der Entwicklung von LED gelöst werden.

(2) die Wirkung von Fieber auf LEDs

Wie oben erwähnt, das Heizung Problem nicht nur Auswirkungen auf das Leben des LED-Geräts, sondern wirkt sich auch auf die Helligkeit des Lichts. Erfahrung hat gezeigt, dass die Lebensdauer der LEDs, vor allem High-Power-LEDs, hauptsächlich von der Sperrschicht-Temperatur des Chips, und je höher die Temperatur abhängt. Je niedriger die Zuverlässigkeit ist, desto kürzer die Lebensdauer. Daher ist es nicht nur notwendig, umfassend LED Geräte von den Aspekten LED Herstellungsmethoden, Paket Strukturen, Materialien und Beleuchtung Prinzipien, aber noch wichtiger ist, zu entwerfen die Hitze Ableitung Probleme im LED Geräte und Lampen, die eine geeignete Paketstruktur, eine vernünftige Hitze Ableitung Methode und angewandte auf LED-Beleuchtung zu wählen.

Sekunde, LED-Beleuchtung-Technologie-status

Im Hinblick auf die Grenzen der LED Geräte und Lampen bei der Umwandlung von elektrischen Energie in Lichtenergie wird das Konzept der Verlustleistung Wärmetechnik vorgeschlagen. Die Wärmeabfuhr wurde entwickelt, um den Teil der Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt, während die LED-Beleuchtung-Prozess zu lösen, und die Hitze, die durch die elektrische Energie umgewandelt hat Auswirkungen auf die interne Chip der LED (so dass die Leistung des Chips ist abgebaut, Alter oder sogar unwirksam).

1. die wichtigsten Faktoren, die die LED Wärmeableitung

Die wichtigsten Faktoren für Wärmeableitung sind Materialeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit), Package-Struktur, Paketmaterial, chip-Größe, Material, aktuelle Dichte auf dem Chip chip und so weiter. Im Allgemeinen bestehen LED Leuchtmittel und Leuchten aus einem Chip, ein Schaltungsträger, einen externen Kühlkörper und einen Treiber. Daher gibt es derzeit zwei thermische Designentwürfe: eine ist, die Umwandlung von LED-Geräten von thermischer Energie in thermische Energie zu reduzieren, und der Prozess muss zur Verbesserung der internen Quantenausbeute der LED interne Geräte, wodurch die Licht emittierende Effizienz der LEDs, damit intern lösen die LED-Beleuchtung (mit). Die Verlustleistung Hitzeproblem generiert dabei; die beiden Seiten sind von den externen Design-Überlegungen, indem die LED-Gerät und das Verpackungsmaterial oder Verpackung Methode der Lampe zu den thermischen Widerstand des Pakets zu reduzieren, manchmal ist es notwendig, einen geeigneten Kühlkörper lösen konfigurieren die Problem. Die Junction-Temperatur-Problem wiederum verlängert die Lebensdauer der LED-Gerät.

(2) die aktuelle Hitze Ableitung Methode

Aufgrund technischer Einschränkungen ist die äußere Gestalt der LED-Beleuchtung-Gerät oder die Verwendung von einem Kühlkörper angenommen worden, um die Hitze Ableitung Problem zu lösen. Es gibt viele Arten von Wärmeableitung Methoden für LED-Beleuchtung-Geräte, die auf Paketebene Hitze Ableitung und Lampe-Ebene Hitze Ableitung Methoden unterteilt werden können. Die auf Paketebene Hitze Ableitung Methode, wie der Name andeutet, erreicht die Wirkung der Verringerung des Wärmewiderstand des Pakets durch Optimierung der internen Package-Struktur und Materialien der LED und gliedert sich hauptsächlich in einem Silizium-Substrat Flip-Chip ( FCLED) Struktur und ein Metall circuit Board Struktur in die Paketstruktur. Das Prinzip der Auswahl basierend auf dem Trägermaterial und der einfügen-Material in Bezug auf Materialien.

Die Hitze der Lampe-Ebene Verlustleistung Methode bezieht sich hauptsächlich auf den Weg der Wärmeableitung während der Übertragung von Wärme aus dem Paket Substrat auf den externen Kühlkörper, die vor allem in passive Wärmeableitung unterteilt ist und aktives Wärmeabstrahlung. Aktives Wärmeabstrahlung bezieht sich auf die interne LED-Chip durch Energie außerhalb des Systems fahren. Die Wärme des Gerätes selbst wird abgeführt, hauptsächlich einschließlich der Zugabe von einem Fan für erzwungene Wärmeableitung, Flüssigkeitskühlung, Halbleiter Kühlung, Ionen-Wind Kühlung und synthetischen Jet Wärmeableitung. Passive Wärmeableitung bezieht sich auf den Kühlkörper selbst, während die LED-Beleuchtung-Prozess generiert wird. Die Hitze ist verstreut, um die Auswirkungen der Senkung der Sperrschicht-Temperatur, hauptsächlich einschließlich direkte natürliche Konvektion Wärmeableitung und Heat-Pipe (flache Heat-Pipe, Schleife Hitzerohr und finned Heat-Pipe) zu erreichen.

3. Beispiele für verschiedene Methoden der Wärme-Ableitung

(1) Grundsätze der Auswahl der Materialien

Die Voraussetzung der Annahme dieser Wärme-Ableitung-Methode ist, dass die Paketstruktur festgestellt wurde, und das am besten geeignete Verpackungsmaterial entsprechend der ermittelten Paketstruktur wählbar, die Wärmeleitfähigkeit des Systems zu verbessern, wodurch den Paket Wärmewiderstand der Beleuchtungseinrichtung LED, und schließlich den System Wärmeableitung Effekt zu erzielen. . Das Verpackungsmaterial kann grob in drei Typen eingeteilt werden: ein Trägermaterial, ein Bindemittel und Verpackungsmaterial.

Substratmaterial angeht, erfordert der Wärmetechnik Verlustleistung in der LED-Beleuchtung-Gerät eingebunden Substratmaterial zu hohe elektrische Isolation, hohe Stabilität, hohe Wärmeleitfähigkeit und thermische Ausdehnung Chip abgestimmt haben Koeffizienten. Häufigsten verwendeten Trägermaterialien sind vor allem Silizium, Metall (Aluminium, Kupfer, etc.), Keramik (A1N, SIC) und Verbundwerkstoffen.

(2) Flüssigkeitskühlung

Die flüssige Wärmeableitung Kühlungsmethode ist eine Ableitung-Wärmetechnik, mit denen eine Flüssigkeit durch die Oberfläche des Kühlkörpers unter der Kraft der Pumpe fließen. Amerikanischer Hersteller Etemaleds hat ein "wassergekühlt" LED - Etemaleds HydraLux ins Leben gerufen. Es nimmt flüssigen Kühlung Methode, die nicht nur die Heat-Pipe, Kühlkörper und Lüfter verwendet, um das Innere der Lampe kühlen spart, sondern auch deckt nicht ab, die die Kühlkörper-Material im oberen Teil der Glühlampe und deren Lichtstrahlung Winkel bis 360 Grad erweitert wird.

Die flüssigen Kühlungsmethode ist eine aktive Wärmeableitung Methode. Jedoch die Flüssigkeitskühlung Methode ist kompliziert und schwierig in der Produktion umzusetzen, und der Preis ist hoch, und ist nicht geeignet für raue Umgebungsbedingungen wie hohe Temperaturen und Vibrationen; und bei der Anwendung der Flüssigkeitskühlung Methode in der LED-Beleuchtung-Gerät, eine Flüssigkeit Kühlung Gerät, das eine hohe Abdichtung benötigt ist erforderlich, um Schäden am LED-Gerät verursachen, wenn es während des Produktionsprozesses leicht falsche ist.

Dritte, den Fortschritt der LED-Beleuchtung, Kältetechnik

Mit der Reife der LED-Lichttechnik und die Popularität des LED-Beleuchtungsanwendungen ist die bestehende Kältetechnik nicht nur anhand der Package-Struktur, Materialien, sondern auch auf Energie-Transfer-Prozess. Substratmaterialien in Verpackungsmaterialien wurden neu in den letzten Jahren und der neueste Trend verweist auf die Entwicklung von GaN-auf-Silizium entwickelt. Im Vergleich mit dem bestehenden Saphir Substrat, die Silizium-basierten Galliumnitrid hat folgende Merkmale: der Koeffizient der thermischen Ausdehnung Unterschied kann reduziert werden, die Lichtstärke der LED kann erweitert werden, die Herstellungskosten ist gering, und die Wärme-Ableitung-Effekt ist bemerkenswert. Daher wird Silizium-Gallium-Nitrid durch LED-Hersteller begünstigt.

Vierte, den Abschluss

Verglichen mit traditionellen Lichttechnik, ersetzt LED nicht vollständig die traditionellen Lichtquelle. Dies ist, da gibt es noch viele wichtige Probleme in LED-Lichttechnik. Eines der wichtigsten Engpässe ist Wärmeableitung. Obwohl viele vorhandene Wärmeableitung Methoden vorhanden sind, gibt es Einschränkungen wie zum Beispiel Schwierigkeiten bei der Implementierung, hohe Kosten, schlechte Wärmeleitfähigkeit, hohe Umweltanforderungen und unreifen Technologie. Daher verknüpft die LED Beleuchtung und Kühlung Technologieanforderungen weiter erforscht und entwickelt, um das Fundament für die ausgereifte Entwicklung der LED-Technologie und die breite Anwendung der LED.