Šiluminė šerdis:Aliuminio ir vario substratai LED lempojeSpektaklis
Nenumaldomai siekiant efektyvumo ir ilgaamžiškumo LED apšvietime, šilumos valdymas yra vienas svarbiausių inžinerinių iššūkių. Pagrindas-medžiaga, ant kurios sumontuoti LED lustai,-veikia kaip priešakinės linijos karys šiame mūšyje, atsakingas už greitą šilumos pašalinimą iš subtilios puslaidininkių jungties. Pasirinkimas tarp dviejų dominuojančių medžiagų – aliuminio ir vario – yra esminis sprendimas, suderinantis našumą, kainą ir pritaikymą. Norint sukurti optimalų LED dizainą, labai svarbu suprasti jų skirtumus.
Esminis skirtumas: šilumos laidumo klausimas
Pagrindinis skirtumas yra jų įgimtas gebėjimas praleisti šilumą, išreikštas šilumos laidumu (W/mK).
Varis:Yra geriausias neapdorotas šilumos laidininkas. Kurio šilumos laidumas yra maždaug400 W/mK, jis lenkia aliuminį perkeldamas šiluminę energiją iš taško A į tašką B.
Aliuminis:Vis dar puikus šilumos laidininkas, bet mažesnis nei varis, kurio šilumos laidumas yra apie205-250 W/mK(priklausomai nuo lydinio).
Šie neapdoroti duomenys rodo aiškų nugalėtoją. Tačiau LED pagrindo veikimo realybė yra daug įvairesnė ir apima sudėtingą kitų veiksnių sąveiką.
Byla dėlAliuminio substratai (aliuminio šerdies PCB - MCPCB)
Aliuminis yra neginčijamas pramonės standartas daugeliui komercinių ir pramoninių LED pritaikymų.
Privalumai:
Kainų{0}}efektyvumas:Aliuminis yra daug pigesnis nei varis. Didelės-apimties lempų (pvz., lempučių, trofferių, juostinių žibintų) gamybos serijose šis kainų skirtumas leidžia sutaupyti daug lėšų ir gauti konkurencingesnį galutinį produktą.
Lengvas:Aliuminis yra maždaug perpus tankesnis už varį (2,7 g/cm³ ir . 8.96 g/cm³). Šis svorio sumažinimas yra labai svarbus bendram armatūros dizainui, pristatymo išlaidoms ir taikomoms programoms, kuriose svoris kelia susirūpinimą, pvz., pakabinamoms plokštėms ar didelės-plokštelės šviestuvams.
Tinkamas našumas:Daugeliu atvejų aliuminis užtikrina daugiau nei pakankamą šilumos valdymą. Šiuolaikiniai didelio-liumeno šviesos diodų paketai yra sukurti taip, kad efektyviai veiktų su aliuminio pagrindais, o jų eksploatavimo trukmė yra įspūdinga, kai derinama su geru antriniu šilumos nutekėjimu.
Lengvesnis apdirbimas ir gamyba:Aliuminį štampuoti, kirpti ir apdirbti lengviau nei varį, todėl supaprastinamas metalinės -šerdies PCB ir galutinio radiatoriaus mazgo gamybos procesas.
Trūkumai:
Mažesnis šilumos laidumas:Tai yra pagrindinis jo apribojimas. Itin didelio-galios-tankio srityse (pvz., automobilių priekiniuose žibintuose, scenos apšvietime, stipriuose-žibintuvėlių šviesos dioduose) aliuminis gali tapti kliūtimi, o tai lemia aukštesnę sankryžos temperatūrą ir spartesnį liumenų nusidėvėjimą.
CTE neatitikimas:Aliuminio šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE) yra toliau nuo keramikos{0}}pagrįsto LED lusto ir PCB dielektrinio sluoksnio nei vario. Nors tai valdoma inžinerijos būdu, šiluminio ciklo metu tai gali sukelti daugiau mechaninių įtempių, o tai gali turėti įtakos ilgalaikiam-blogai suprojektuotų sistemų patikimumui.
Vario substratų atvejis
Varis yra aukščiausios kokybės pasirinkimas, skirtas programoms, kuriose šiluminis našumas yra -neabejotinas prioritetas.
Privalumai:
Puikus terminis našumas:Didesnis laidumas leidžia greičiau skleisti šilumą. Taip išvengiama lokalizuotų „karštųjų taškų“ susidarymo tiesiai po didelės galios{1}}LED lustais. Tai lemia mažesnį šiluminį gradientą visoje plokštėje ir žemesnę bendrą LED sankryžos temperatūrą (Tj), o tai yra pagrindinis tikslas siekiant maksimaliai padidinti eksploatavimo trukmę ir išlaikyti šviesos srautą.
Geresnės CTE rungtynės:Vario CTE yra artimesnis puslaidininkinėms medžiagoms šviesos dioduose ir dielektriniuose sluoksniuose. Tai sumažina litavimo jungčių šlyties įtempį maitinimo ciklo (įjungimo / išjungimo) metu, žymiai padidindamas ilgalaikį{1}}patikimumą ir sumažindamas gedimo riziką.
Plonesni profiliai:Kadangi varis yra toks efektyvus, plonesnis medžiagos sluoksnis dažnai gali pasiekti tokį patį terminį rezultatą kaip ir storesnis aliuminio sluoksnis. Tai leidžia dizaineriams sukurti kompaktiškesnius, plonesnius šviestuvus neprarandant aušinimo efektyvumo.
Trūkumai:
Kaina:Varis yra didžiausias trūkumas. Žaliavos kaina yra 2-3 kartus didesnė nei aliuminio, todėl variniai substratai yra nepaprastai brangūs daugeliui ekonomiškų vartotojų ir bendrojo apšvietimo gaminių.
Svoris:Dėl didelio tankio armatūra žymiai sunkėja, o tai gali apsunkinti mechaninį dizainą ir padidinti siuntimo išlaidas.
Oksidacija ir gamyba:Varis lengvai oksiduojasi, o tai gali trukdyti sukibimo su dielektriniu sluoksniu procesui ir reikalauti papildomo paviršiaus apdorojimo. Jį taip pat sunkiau apdirbti ir dirbti su juo nei aliuminiu.
Hibridinis sprendimas ir praktinė realybė
Norint užpildyti šią spragą, įprastas ir labai efektyvus sprendimas yrahibridinis požiūris. Daugumoje didelio našumo{1}}LED lempų nenaudojamas grynas varis. Vietoj to jie naudoja analiuminio{0}}radiatoriaus pagrindusu amaža, įterpta varinė šerdis arba vario įdėklastiesiai po LED montavimo sritimi. Šis strateginis vario panaudojimas veikia kaip „šiluminis greitintuvas“, greitai paskleisdamas intensyvią, koncentruotą šviesos diodų šilumą, kurią vėliau efektyviai išsklaido didesnis, ekonomiškesnis{1}}aliuminis korpusas. Taip pasiekiamas beveik-vario našumas už mažesnę kainą ir svorį.
Išvada: taikymo klausimas
Aliuminio ir vario pasirinkimas – ne universalios „geriausios“ medžiagos paieška, o darbui tinkamo įrankio parinkimas.
Aliuminio substrataiyra darbinis arkliukas. Jie yra racionalus ir ekonomiškas pasirinkimas90% LED programų, įskaitant gyvenamųjų patalpų apšvietimą, biuro šviestuvus, gatvių apšvietimą ir aukštą{0}}įėjimo šviestuvus, kur našumo, kainos ir svorio pusiausvyra yra visiškai tinkama.
Variniai substratai(arba hibridiniai sprendimai) yra speciali priemonė. Jie yra būtini scenarijuose, kurypatingas galios tankis, minimali erdvė arba absoliutus maksimalus patikimumasyra svarbiausi. Tai apima aukščiausios kokybės automobilių apšvietimą, aukščiausios klasės scenų ir studijų įrangą, specializuotą medicininį apšvietimą ir programas, kuriose gedimas nėra pasirinkimas ir aukščiausios kainos yra pateisinamos.
Galiausiai abiejų medžiagų evoliucija ir toliau plečia LED technologijos ribas, todėl mūsų pasaulį apšviečia ryškesnės, efektyvesnės ir ilgiau{0}}laikančios šviesos. Konkurencija tarp jų yra ne mūšis, o sinergija, skatinanti šilumos valdymo naujoves nuo lusto lygio.
