Melyek a kulcsfontosságú követelmények a nagyszilárdságú lámpák csomagolásával és hőelvezetésével kapcsolatban, hogy megakadályozzák a túlmelegedést és befolyásolják az élettartamukat?

一, Csomagolóanyagok: egyensúly a termodinamikai jellemzők és a hosszú távú stabilitás között-
1. Az aljzat anyaga: Elterjedt a műanyag kerámia cseréje.
A hagyományos műanyag hordozók (például az FR-4) hővezető képessége mindössze 0,3–0,5 W/(m · K), ami azt jelenti, hogy az 50 W-nál nagyobb teljesítményű lámpák könnyen forró pontokba kerülhetnek. Az alumínium-nitrid (AlN) kerámia hordozó hővezető képessége akár 170–230 W/(m · K), az alumínium-oxid (Al ₂ O3) kerámia szubsztrátum hővezető képessége pedig akár 24–35 W/(m · K) is lehet. Mindkét anyag jelentősen csökkentheti a hőállóságot. A Dinghongrun Company például alumínium-nitridből készült kerámia hordozókkal ellátott LED-chipeket alkalmaz. A csatlakozási hőmérséklet 25 Celsius fokkal alacsonyabb, mint a műanyag hordozótermékeké 1000 óra folyamatos használat után, és a fénybomlási sebesség 15%-ról 5%-ra csökken.
2. Fluoreszcens por és kapszulázó ragasztó: működjenek együtt, hogy a tárgyak ellenálljanak a magas hőmérsékletnek és stabilak legyenek fényben
A nagy teljesítményű{0}}LED-ek kék fény gerjesztési intenzitása 3-5-ször nagyobb, mint a hagyományos termékeké. Ha a hőmérséklet 150 fok fölé megy, a hagyományos szilikon csomagolás megsárgulhat, ami kevésbé hatékonyan engedi át a fényt. A kortárs ipar szerves szilícium szervetlen kompozit kapszulázó ragasztót használ, amely -60 és 250 fok közötti hőmérsékletet is képes kezelni. 1000 óra folyamatos, 200 fokos használat után is átengedi a fény több mint 90%-át. A fényporok kiválasztásánál a nitrid foszforok (például - SiAlON: Eu ² ⁺) a legjobb választás magas hőmérsékletű helyzetekben, például az autók fényszóróiban, mivel kvantumhatékonyságuk 40%-kal alacsonyabb, mint a normál YAG fényporoké.
3. Szilárd kristály anyag: ezüst ragasztó erős hővezető képességgel és eutektikus hegesztési technológiával
A hagyományos hőálló paszta hőállósága 0,1-0,3 fok ·cm²/W. A nano ezüst paszta megszilárdulása után a hőellenállás 0,02 °cm²/W-ra csökkenthető. Egy bizonyos autófényszórógyártó alacsony hőmérsékletű eutektikus hegesztést alkalmaz a LED-chipek rézhordozókhoz való közvetlen csatlakoztatására. Ez csökkenti az érintkezési hőellenállást 0,5 °cm²/W-ról 0,05 °cm²/W-ra, a forgácscsatlakozási hőmérsékletet pedig 18 fokkal.
2. A hő felszabadulásának módja: alacsony impedanciájú{1}}vezeték a chiptől a külvilág felé
1. Hőelnyelő béléslemez: mikroszerkezettel megerősített keresztirányú hővezető képesség
A hőelnyelő béléslemeznek nagy síkságúnak és keresztirányú hőátadási sebességnek kell lennie. A marógép alumíniumötvözetből készült hőelnyelő{2}béléslemezeket dolgozott fel, amelyek felületi érdessége Ra kisebb, mint 0,8 μm. Az érintkezési hőellenállás LED chipekkel 0,01 fok ·cm²/W alatt tartható. Egy bizonyos ipari világítást gyártó cég mikrocsatornás szerkezetet készített a hőelnyelő béléslapon belül. Ez 30%-kal megkönnyítette a hűtőfolyadék áramlását és 25%-kal jobb hőelvezetést a biomimetikus lótuszlevél felületkezeléssel.
2. Hőelvezető bordák: a természetet utánzó és a légáramlást javító kialakítás
Természetes konvekció esetén a hagyományos párhuzamos bordák nem vezetik el a hőt. Másrészt a biomimetikus cápa bőrszerkezetű uszonyok 40%-kal csökkenthetik a termikus határréteg vastagságát. Az egyik kültéri kijelzőket gyártó cég trapéz alakú bordát használ, és 5 mm-ről 3 mm-re módosítja a bordák közötti távolságot. A hőelvezetési terület 22%-kal nő, a hőellenállás pedig 18%-kal csökken 2 m/s szélsebesség mellett. A hőcső-technológia fontos megoldássá vált a kis helyiségekben történő felhasználásra. Az 5000 W/(m · K) hővezető képességű szinterezett hőcsöveket egy projektorgyártó használja. Ez több mint 1000-szer jobb, mint a tiszta réz.
3. Általános felépítés: moduláris felépítés és integrált présöntvény-
Az integrált alumíniumötvözet fröccsöntési-eljárással megszabadulhat a tipikus összeszerelési rendszerek érintkezéséből származó hőellenállástól. Egy bizonyos utcai lámpagyártó az AA1070 alumíniumötvözet beépített fröccsöntési módszerét használja a fényforrás helyiségének, az elektromos helyiségnek és a hőelvezető burkolatnak a kombinálására. Ez csökkenti a rendszer hőellenállását 1,2 fok /W-ról 0,8 fok /W-ra. A nagy-teljesítményű modulok esetében a moduláris felépítés divatossá vált. Egy autófényszórókat gyártó cég a 300 W-os LED-modult három 100 W-os almodulra osztja. Minden almodulnak saját hőelvezető csatornája van, amely 150 fokról 120 fokra csökkenti a maximális csatlakozási hőmérsékletet.
3, Rendszer megbízhatóság: több fizikai mező összekapcsolhatóságának ellenőrzése
1. Termikus mechanikai csatoláselemzés: anyagok törésének megakadályozása
A -40 és 125 Celsius-fok közötti hőmérséklet-ciklusos teszt során a forrasztási hézag kifáradása előfordulhat, ha a különböző anyagok hőtágulási együtthatói (CTE) nem egyeznek. Egy repülőfényeket gyártó cég végeselem-elemzést (FEA) alkalmazott a nyomtatott áramköri lap architektúrájának javítására. Ez a rézfólia és a kerámia szubsztrátum közötti CTE-különbséget 15 ppm/fokról 5 ppm/fokra csökkentette, a forrasztószövet élettartama pedig 2000 ciklusról 10 000 ciklusra nőtt.
2. Termikus optikai csatolási teszt: a színhőmérséklet és a fényveszteség változásainak kezelése
A nagy teljesítményű{0}}LED-ek színhőmérséklet-eltolódása egyenesen arányos a csatlakozási hőmérséklettel. Egy speciális képernyőgyártó felállított egy tesztelési platformot a termikus optikai csatoláshoz, és azt találta, hogy a színhőmérséklet eltolódása 200 K-ról 500 K-ra ment, amikor a csatlakozási hőmérséklet 85 fokról 125 fokra emelkedett. A színhőmérséklet-eltolódást ± 100 K tartományon belül tartottuk a foszfor bevonat elkészítésének javításával.
3. Hosszú távú -gyorsított öregedés: az LM-80 és TM-21 szabványok használata
Az LM-80 tesztelési szabvány szerint a lámpának 6000 órán keresztül folyamatosan kell működnie három különböző hőmérsékleten: 55 fokon, 85 fokon és 105 fokon. Ezután a TM-21 algoritmust használják annak meghatározására, hogy mennyi ideig fog működni. Egy bizonyos ipari világítástechnikai cégtől származó vizsgálati adatok azt mutatják, hogy kerámia szubsztrát lámpáik 8000 óra alatt bomlanak le 70%-ra 105 fokon. Ez jóval hosszabb, mint az iparban megszokott, 50 000 óra.
4. Az iparág legfontosabb műszaki irányzatai
Hőelvezetés folyékony fém használatával: A gallium{0}}alapú folyékony fém hővezető képessége 30 W/(m · K), ami 60-szorosa a vízének. Egy lézerprojektorokat gyártó cég folyékony fém mikrocsatornákat használ a 3000 W-os fényforrás csatlakozási hőmérsékletének 80 fok alá történő lehűtésére.
Film a grafén hőelvezetésére: Az egyrétegű grafén hővezető képessége 5300 W/(m · K). Egy mobiltelefon-vakukat gyártó cég grafénbevonatot helyezett a LED-es hátlapokra, ami háromszor gyorsabbá teszi a hő terjedését.
Fázisváltó anyag (PCM): Egy kültéri világítástechnikai cég paraffin{0}}alapú PCM-et helyez a hőelvezető bordák közé. Ez az anyag napközben elnyeli a hőt és megolvad, majd éjszaka hőt bocsát ki és megszilárdul. Ez 15 fokkal csökkenti a nappali csomóponti hőmérséklet-változások tartományát.