Sammenligning af fem typer køleplader til LED-belysningsarmaturer

Den største tekniske udfordring, som LED-belysningsarmaturer står over for i øjeblikket, er spørgsmålet om varmeafledning. Dårlig varmeafledning fører til, at LED-driverens strømforsyning og elektrolytiske kondensatorer bliver flaskehalse i den videre udvikling af LED-belysningsarmaturer, samt årsagen til for tidlig ældning af LED-lyskilden.

 

På nuværende tidspunkt, når LED-lyskilden er tændt, omdannes omkring 30% af den elektriske energi til lysenergi, mens resten omdannes til termisk energi. Derfor er hurtig afledning af denne store mængde varme det centrale tekniske aspekt af LED-armaturkonstruktionen. Termisk energi skal spredes gennem varmeledning, varmekonvektion og varmestråling. Kun ved hurtigt at sprede varme kan kavitetstemperaturen inde i LED-armaturen effektivt reduceres, hvilket beskytter strømforsyningen mod at fungere i et vedvarende højtemperaturmiljø og forhindrer LED-lyskilden i at ældes for tidligt på grund af langvarig højtemperaturdrift.

 

Lad os følge ZP HEAT SINK for at udforske varmeafledningsvejene for LED-belysningsarmaturer:

Da LED-lyskilder ikke har infrarøde eller ultraviolette stråler, har de ikke strålingsvarmeafledningsevne. Derfor kan varmeafledningsvejen for LED-belysningsarmaturer kun stole på køleplader tæt kombineret med LED-lampens perleplade for at sprede varme. Køleplader skal have funktionerne varmeledning, varmekonvektion og varmestråling.

 

Enhver køleplade er, udover hurtigt at lede varme fra varmekilden til overfladen af ​​kølepladen, primært afhængig af konvektion og stråling for at sprede varme til luften. Varmeledning adresserer kun overføringsvejen, mens varmekonvektion er kølepladens hovedfunktion. Ydeevnen af ​​varmeafledning bestemmes hovedsageligt af varmeafledningsområdet, formen og evnen til naturlig konvektion. Varmestråling spiller kun en supplerende rolle.

 

Almindelige varmeafledningsmetoder omfatter trykstøbt aluminium køleplader, ekstruderet aluminium køleplader, stemplet aluminium køleplader, aluminium-plast komposit køleplader og høj termisk ledningsevne plast køleplader.

 

Køleplade af støbt aluminium
Produktionsomkostningerne er kontrollerbare, men køleribberne kan ikke gøres tynde, hvilket gør det vanskeligt at maksimere varmeafledningsområdet. Almindelige trykstøbningsmaterialer til LED-lampekøleplader er ADC10 og ADC12.

 

Ekstruderet aluminium køleplade
Flydende aluminium ekstruderes til form gennem en fast form, og derefter skæres stangen til den nødvendige form af kølepladen gennem bearbejdning, hvilket fører til højere efterbehandlingsomkostninger. Køleribberne kan gøres meget tynde og talrige, hvilket i høj grad udvider varmeafledningsområdet. Køleribberne danner automatisk luftkonvektion for at aflede varme under arbejdet, hvilket resulterer i bedre varmeafledning. Almindelige materialer er AL6061 og AL6063.

 

 

Stemplet aluminium køleplade
Ved hjælp af en stansepresse og form bliver stål- eller aluminiumslegeringsplader stemplet og trukket for at danne kopformede køleplader. De indvendige og ydre periferi af de stemplede køleplader er glatte, men varmeafledningsområdet er begrænset på grund af manglen på finner. Almindelige aluminiumslegeringsmaterialer er 5052, 6061 og 6063. Stemplede dele er lette og har høj materialeudnyttelse, hvilket gør dette til en billig løsning.

 

 

Den termiske ledningsevne af køleplader i aluminiumslegering er relativt ideel, hvilket gør dem velegnede til isoleret omskiftning af konstantstrømsstrømforsyninger. For ikke-isolerede skiftende konstantstrømsstrømforsyninger skal lampens strukturelle design sikre isolering af AC og DC, højspændings- og lavspændingsstrømforsyninger for at bestå CE- eller UL-certificering.

 

Aluminium-plastik komposit køleplade
Dette er en køleplade med en termisk plastikskal og en aluminiumskerne. Den termiske plast og aluminium køleplade kerne er støbt i ét trin på en sprøjtestøbemaskine, med aluminium køleplade kerne forbehandlet som en indlejret del. Varmen fra LED-lampeperlerne ledes hurtigt til den termiske plast gennem aluminiumskølelegemets kerne. Den termiske plast danner luftkonvektion med sine flere vinger for at sprede varme og udstråler en del af varmen fra dens overflade.

 

 

Termisk plastdensitet sammenlignet med trykstøbt aluminium og keramik
Densiteten af ​​termisk plast er 40 % mindre end for trykstøbt aluminium og keramik. For køleplader af samme form kan vægten af ​​en aluminium-plast komposit køleplade reduceres med næsten en tredjedel. Sammenlignet med køleplader i aluminium er forarbejdningsomkostningerne lavere, forarbejdningscyklussen er kortere, og forarbejdningstemperaturen er lavere. Det færdige produkt er ikke let at bryde. Kunder kan bruge deres egne sprøjtestøbemaskiner til at producere belysningsarmaturer med differentierede designs. Aluminium-plast komposit køleplader har gode isoleringsegenskaber og passer nemt sikkerhedsstandarder.

 

 

Plastkøler med høj termisk ledningsevne
En plastkøleplade med høj termisk ledningsevne er en køleplade i fuld plast med en termisk ledningsevnekoefficient, der er snesevis af gange højere end almindelig plast, og når 2-9 W/m·K. Den har fremragende varmelednings- og varmestrålingsevner. Det er en ny type isolerende varmeafledningsmateriale, der kan anvendes til forskellige strømlamper, der er meget udbredt i LED-lamper fra 1W til 200W.

Plast med høj termisk ledningsevne har et modstå spændingsniveau på op til AC 6000V, velegnet til brug med ikke-isolerede skiftende konstantstrøms strømforsyninger og HVLED højspændings lineære konstantstrøms strømforsyninger. Dette gør det nemt for sådanne LED-belysningsarmaturer at bestå strenge sikkerhedstests såsom CE, TUV og UL. HVLED fungerer under højspænding (VF=35-280VDC) og lav strøm (IF=20-60mA), hvilket reducerer varmen, der genereres af HVLED-lampens perleplade. Plastkøleplader med høj varmeledningsevne kan fremstilles ved hjælp af traditionelle sprøjtestøbnings- og ekstruderingsmaskiner.

 

Inde i plastikkølepladen med høj termisk ledningsevne er metalioner i nanostørrelse tæt fordelt blandt PLA-molekyler, som kan bevæge sig hurtigt ved høje temperaturer, hvilket øger varmestrålingsenergien. Dens aktivitet er overlegen i forhold til køleplader i metalmateriale. Plastkøleplader med høj varmeledningsevne er modstandsdygtige over for høje temperaturer, revner ikke eller deformeres efter fem timer ved 150 grader. Når de bruges med højspændings lineær konstant strøm IC-drevsystemer, kræver de ikke elektrolytiske kondensatorer og store induktorer, hvilket væsentligt forbedrer levetiden for hele LED-lampen. Ikke-isolerede strømforsyningssystemer tilbyder høj effektivitet og lave omkostninger, hvilket gør dem særligt velegnede til applikationer i lysstofrør og højeffekts industri- og minelamper.

 

Plastkøleplader med høj varmeledningsevne kan designes med mange fine køleribber. Køleribberne kan gøres meget tynde og talrige, hvilket i høj grad udvider varmeafledningsområdet. Køleribberne danner automatisk luftkonvektion for at aflede varme under arbejdet, hvilket resulterer i god varmeafledning. Varmen fra LED-lampeperlerne ledes direkte til køleribberne gennem plastik med høj varmeledningsevne og afledes hurtigt gennem luftkonvektion og overfladestråling.

 

Densiteten af ​​plastikkøleplader med høj varmeledningsevne er lettere end aluminium. Densiteten af ​​aluminium er 2700 kg/m³, mens densiteten af ​​plast er 1420 kg/m³, cirka halvdelen af ​​aluminiums. For køleplader af samme form er vægten af ​​plastikkøleplader derfor kun det halve af aluminium. Desuden er forarbejdningen enkel, hvor støbecyklussen er forkortet med 20-50 %, hvilket også reducerer omkostningerne.

 

Ovenstående deles af ZP HEAT SINK tekniske team. Fortsæt med at følge ZP HEAT SINK for mere spændende indhold.