Как светодиодный радиатор рассеивает тепло?

Радиатор светодиодного светильника представляет собой тщательно спроектированную «систему переноса тепла». Его цель — быстро «переносить» тепло, выделяемое светодиодным чипом, в окружающий воздух, предотвращая перегрев и выход чипа из строя.

 

 

Этот процесс в первую очередь основан на трех фундаментальных физических методах теплопередачи: теплопроводности, тепловой конвекции и тепловом излучении. Разберем этот процесс поэтапно:

 

Трехэтапный-процесс рассеивания тепла

 

Шаг 1. Теплопроводность - «Внутренняя магистраль»

Это отправная точка и основа теплопередачи.

 

1. Источник тепла: при включении и излучении света светодиодные чипы выделяют значительное количество тепла. Это тепло концентрируется внутри крошечного чипа, образуя высоко-горячую точку.

 

2. Путь:

Чип сначала припаивается к металлической подложке (обычно алюминиевой подложке или MCPCB). Базовый слой подложки является изолирующим, под которым находится проводящий алюминиевый слой. Его основная функция — быстро отводить тепло в сторону от чипа.

 

Затем эта металлическая подложка плотно прикрепляется к корпусу радиатора с помощью термопасты. Термопаста заполняет микроскопические воздушные зазоры (воздух — плохой проводник тепла), обеспечивая эффективную передачу тепла.

 

Сам радиатор изготовлен из материалов с высокой теплопроводностью (например, алюминия или, для-решений более высокого уровня, меди). Тепло быстро распространяется по внутренней структуре радиатора, включая каждое ребро.

 

Основной принцип здесь таков: благодаря превосходным теплоизоляционным материалам и плотному контакту тепло быстро преобразуется из «точечного» источника в «поверхностный» источник по всему радиатору.

 

 

Шаг второй. Тепловая конвекция - «Взаимодействие с воздухом»

Это критический этап для окончательного рассеивания тепла.

 

1. Увеличение площади поверхности. Радиаторы имеют ребристую, столбчатую или игольчатую-структуру, главным образом, чтобы максимизировать площадь поверхности, подвергающуюся воздействию воздуха в ограниченном объеме. Большая площадь поверхности позволяет контактировать с большим количеством воздуха.

 

2. Воздушный поток:

Естественная конвекция. Для светодиодных ламп или светильников малой-мощности естественной конвекции достаточно. Воздух, нагретый вокруг радиатора, становится менее плотным и поднимается вверх, заменяя его более холодным окружающим воздухом. Это создает непрерывный, бесшумный цикл циркуляции воздуха, который постепенно рассеивает тепло. «Тепло», которое вы чувствуете рукой, — это нагретый воздух.

 

Принудительная конвекция. Для мощных-светодиодов, таких как проекторы, автомобильные фары или сценические светильники, естественной конвекции недостаточно. К радиатору добавлены небольшие вентиляторы, которые используют принудительный поток воздуха для значительного ускорения отвода тепла. Это похоже на добавление вентилятора в процессор компьютера.

Основной принцип здесь: эффективная передача тепла от металлического радиатора к движущемуся воздуху через большую площадь поверхности и воздушный поток.

 

Шаг третий: тепловое излучение - «Невидимый помощник»

Любой объект, обладающий температурой, излучает энергию наружу в виде электромагнитных волн.

Когда радиатор нагревается, он также излучает инфракрасную энергию наружу, рассеивая часть тепла.

В терморегулировании светодиодов тепловое излучение вносит относительно небольшой вклад (особенно при низких температурах), но оно все же существует. Окрашивание поверхности радиатора в черный или темный цвет усиливает радиационное охлаждение, поскольку более темные поверхности имеют более высокую излучательную способность. Однако из соображений эстетики и защиты от грязи-большинство коммерческих радиаторов остаются серебристо--белыми.

 

 

 

 

Резюме: Яркая метафора

Представьте всю систему охлаждения как шумный порт:

Светодиодный чип — это «фабрика», непрерывно производящая «тепловой груз».

Термопаста и металлическая подложка — это «высокоскоростные-грузовые магистрали», соединяющие завод с основными дорогами.

Корпус-радиатор представляет собой большое складское помещение и доки порта.

Теплоотводящие плавники представляют собой ряды причалов в доках, значительно увеличивающие одновременную погрузочно-разгрузочную способность.

Воздух – это грузовые суда, перевозящие товары.

Естественная конвекция основана на естественном перемещении посредством водных потоков и ветра.

Вентиляторная-принудительная конвекция задействует буксиры и двигатели для ускорения погрузки/разгрузки и транспортировки.

 

Если порт (система охлаждения) хорошо-спроектирован, товары (тепло) быстро отводятся, позволяя заводу (светодиодному чипу) работать на полную мощность круглосуточно и без выходных (излучая свет). Если порт перегружен, причалов недостаточно (маленькая площадь рассеивания тепла) или нет грузовых судов (плохой поток воздуха), товары будут накапливаться, что в конечном итоге приведет к остановке завода (выход из строя или выход из строя светодиодов).

 

Таким образом, отличная конструкция светодиодного радиатора обеспечивает оптимальный баланс между тремя элементами: материалом (высокая теплопроводность), структурой (большая площадь поверхности) и вентиляцией (способствует конвекции).

 

ZP HEATSINK уже 20 лет специализируется на индивидуальных решениях в области радиаторов. Отправьте свое требование через https://www.zpheatsink.com/contact-нас или отправьте технические чертежи по электронной почте на адрес general@zp-aluminium.com, чтобы начать первый этап проекта по созданию радиатора.

 

От рисования к реальности ZP поможет вам добиться успеха.