Как выбрать хороший кулер для светодиодного COB?
Как выбрать хороший кулер для светодиодного COB?
Как выбрать хороший кулер для светодиодного COB?
Светодиод, светоизлучающий диод, представляет собой полупроводниковый компонент, который может преобразовывать электрическую энергию в свет. Однако в процессе передачи энергии, помимо излучения света, большое количество энергии будет преобразовано в тепловую энергию, что приведет к выработке тепла.

В целом, исходя из современной технологии производства светодиодов, для светодиодов с индексом цветопередачи 80-90 Ra их эффективность будет составлять около 30%-40%. Другими словами, в свет переходит только 30-40% электроэнергии, остальные 60-70% переходят в тепло. В то время как для некоторых специальных светодиодов Ultra High CRI, таких как светодиоды YUJI High CRI со значением CRI 95-98 Ra, этот коэффициент эффективности будет составлять около 20% (светодиоды серии BC мощностью 100 Вт), 80% электроэнергии будет передано в тепло.

Излучая такой высокий уровень тепла, светодиоды могут быть повреждены из-за перегрева без эффективной системы охлаждения. Технически, перегрев PN-перехода (Tj) приведет к снижению светового потока и даже к выходу из строя светодиодов. Например, на рис. 1 представлена ​​кривая зависимости YUJILEDS BC 135L COB (типичная мощность 9 Вт) между температурой корпуса и изменением светового потока.
Рисунок 1: Температура корпуса в зависимости от относительной световой отдачи.
Как видно из графика, при увеличении Tc световой поток будет несколько падать. Когда эта температура достигает 105°С, а именно температура *Tj выше 125°С (Tj ≈ 1,2*TC), светоотдача светодиодов будет плохой. Когда этот распад достигает 30%, согласно промышленному стандарту, светодиод будет признан бракованным изделием.

Следовательно, для защиты производительности светодиодов необходимо хорошее управление теплом.
Итак, как выбрать хороший радиатор для светодиодов?
При проектировании готового светильника подобрать хороший радиатор непросто. Если производитель светодиодов уже не указал конкретную рекомендацию, все же расчет и выбор вам придется сделать самостоятельно.

Ключевым этапом подбора подходящего кулера является тепловой расчет. Прежде чем сделать выбор в пользу выбора хорошего радиатора, вам необходимо рассчитать требуемое тепловое сопротивление светодиодного радиатора: *Rth. В этом посте мы подчеркнем метод выполнения этого расчета и, соответственно, поиск подходящего кулера.

Для начала нам нужно знать, как тепло передается из внутренней части светодиодного кристалла в воздух.
Рис. 2. Диаграмма поперечного сечения пакета светодиодов COB
Как видно из рисунка 2, порядок передачи тепла будет следующим.

1. Тепло выделяется изнутри светодиодного кристалла, от PN-перехода.

2. Тепло передается от кристалла светодиода к корпусу светодиодного COB.

3. Тепло передается от корпуса к материалу термоинтерфейса.

4. Тепло передается от материала термоинтерфейса к радиатору.

5. Тепло передается от радиатора к воздуху.

Поняв эту процедуру, мы можем сделать расчет и выбор. Шаги будут следующими.

Шаг 1: Рассчитайте рассеиваемую мощность: *Pd
Шаг 2: Рассчитайте температуру окружающей среды: *TA
Шаг 3: Определите идеальную температуру корпуса: *TC
Шаг 4: Выберите хороший материал теплового интерфейса с хорошей термостойкостью: *Rth.TIM
Шаг 5: Рассчитайте требуемое тепловое сопротивление радиатора: *Rth
Шаг 6: Выберите хорошую марку радиатора, чтобы купить идеальный кулер

В этом посте мы представим метод подбора хорошего радиатора на примере YUJILEDS™ 135L COB. Рисунок 3 — отчет об испытаниях.

Рисунок 3: отчет об испытаниях YUJI BC 135L COB
ШАГ 1: Рассчитайте рассеиваемую мощность: *Pd
Рассеиваемая мощность, а именно тепловая мощность, является мерой уровня преобразования энергии в тепловую форму из электрической энергии. Когда светодиод COB горит, он излучает свет и тепло. Обычно мы называем преобразование мощности в свет «световыми ваттами», а преобразование мощности в тепло — «тепловыми ваттами».

Как показано в отчете об испытаниях на рисунке 3, количество световых ватт равно Fe: 3553 мВт = 3,55 Вт, а общая электрическая мощность равна Pe = If*Vf = 15*600 ≈ 9000 мВт.
Таким образом, при расчете можно считать, что 3,55 Вт электроэнергии превращается в свет, а остальные 5,45 Вт превращаются в тепло, которое является рассеиваемой мощностью Pd и должно рассеиваться подходящим охладителем. Другими словами, эффективность этого светодиодного COB мощностью 9 Вт составляет около 40%. Формула будет следующей.

Pd=Fe*(1-Эфф)=9*(1-39,5%)≈5,45 Вт

Если вы хотите узнать рассеиваемую мощность светодиода, вы должны получить ее или, по крайней мере, эффективность у его производителя.
ШАГ 2: Рассчитайте температуру окружающей среды: *TA
Этот шаг прост. В общем, получить номер ТА можно из даташита производителя светодиода. Как правило, указанная TA в типовом листе технических данных светодиодов составляет 25°C.
ШАГ 3: Определите идеальную температуру корпуса: *Tc
Значение предела температуры корпуса также можно найти в таблице данных.

Рисунок 4 взят из технического описания YUJILEDS BC 135L COB.
Рисунок 4: ограничения параметров YUJILEDS™ BC 135L COB
Тогда мы можем легко определить наилучшую рабочую температуру корпуса ниже 85 ℃, скажем, 60 ° C, например, как наилучшее условие для вашего рабочего светодиодного COB.
ШАГ 4: Выберите хороший материал теплового интерфейса с хорошей термостойкостью: *Rth.TIM
Выбор материала термоинтерфейса имеет решающее значение. Это повлияет на работу всей системы охлаждения. Для простоты выбора мы рекомендуем найти хороший материал с наилучшей термостойкостью, например, 0,1–0,2 °C/Вт. В этом случае мы выбираем материал термоинтерфейса с Rth.TIM = 0,2°C/Вт.
ШАГ 5: Рассчитайте требуемое тепловое сопротивление радиатора: *Rth
Получив численный результат *Pd,*TA,*TC,*Rth.TIM, *Dt, мы можем рассчитать тепловое сопротивление хорошего радиатора. Формула выглядит следующим образом.
Rth=dT/Pd-Rth.TIM=(50-25)/5,45-0,2=4,38°C/Вт
Что касается значения Rth, то чем оно ниже, тем лучше будет его производительность.
ШАГ 5: Рассчитайте требуемое тепловое сопротивление радиатора: *Rth
Получив численный результат *Pd,*TA,*TC,*Rth.TIM, *Dt, мы можем рассчитать тепловое сопротивление хорошего радиатора. Формула выглядит следующим образом.

Rth=dT/Pd-Rth.TIM=(50-25)/5,45-0,2=4,38°C/Вт

Что касается значения Rth, то чем оно ниже, тем лучше будет его производительность.
ШАГ 6: Выберите хорошую марку радиатора, чтобы купить идеальный кулер
Мы рекомендуем следующие марки радиаторов.

МехаТроникс: https://www.led-heatsink.com
Минфа: https://www.mingfatech.com
Охлаждение: http://www.cooliance.com/

*Pd: тепло рассеивается на стыке и проходит через светодиодные модули.

*Tj: температура в месте соединения устройства.

*Tc: температура корпуса.

*dT: температура в месте крепления радиатора к подложке.

*TA: температура окружающего воздуха.

*Rth.TIM: тепловое сопротивление между корпусом и радиатором (сопротивление TIM).

*Rth: тепловое сопротивление радиатора.