O efeito de dissipação de calor da câmara de vapor no LED
O principal problema do LED de alta potência é o "calor"
De acordo com o relatório de testes do Cree XLamp XR-E, a temperatura mais baixa do LED pode aumentar sua vida útil e fluxo luminoso.
Os dados do chip LED de 40mil (1 mm²)
Chip de 1W: fluxo de calor próximo a 100W/CM²
Chip de 3W: fluxo de calor próximo a 300W/CM²
A partir do relatório de teste e dos dados acima, podemos saber que o problema do calor do LED é principalmente o superaquecimento de alta densidade de calor (ponto quente), em vez do fluxo de calor total.
O superaquecimento se concentra no ponto quente, afetará a vida útil e o fluxo luminoso do LED.
Como resolver o problema do foco de calor no ponto quente? Descobrimos que os espalhadores de calor de alta eficiência podem difundir rapidamente o calor, evitando assim que o calor se concentre nos pontos quentes. E a câmara de vapor é uma espécie de difusor de calor que pode retirar o calor com extrema rapidez. Seu princípio de funcionamento é semelhante ao do tubo de calor.
O princípio de funcionamento da câmara de vapor
Ocâmara de vaporé uma câmara de vácuo com estrutura interna colunar, geralmente feita de cobre.
Quando o calor é transferido da fonte de calor para a zona de evaporação, o líquido de resfriamento na câmara começa a vaporizar após ser aquecido em um ambiente de baixo vácuo. Neste momento, absorve energia térmica e se expande rapidamente, e o resfriamento do gás preenche rapidamente toda a câmara. Quando o gás em contato com uma área relativamente fria, ele condensará. O calor acumulado durante a evaporação é liberado pelo fenômeno da condensação, e o líquido de resfriamento condensado retornará à fonte de calor da evaporação através do canal capilar da microestrutura, e esta operação será repetida na câmara.
De acordo com o princípio de funcionamento da câmara de vapor, sabemos que:
1. A câmara de vapor é um produto de condução de calor bidimensional, que pode teoricamente conduzir uma grande quantidade de calor em uma placa plana bidimensional.
2. A câmara de vapor pode ser usada para módulos de iluminação.
R: Estrutura geométrica simples - as formas geométricas são geralmente quadradas e redondas
B: A superfície não se deforma facilmente - a câmara de vapor tem uma tolerância de até 0,2 mm.
C: Quando o dissipador de calor for suficiente, haverá menos diferença de temperatura - quando o dissipador de calor dissipar o calor, a mudança de temperatura será muito pequena.
D: A câmara de vapor só pode resolver o problema de transferência de calor, pois sua velocidade de transferência de calor é muito rápida, mas ainda é necessário adicionar um dissipador de calor de alumínio para conseguir a dissipação de calor.
A experiência do contraste
Experiência 1-Coloque o LED em um dissipador de calor de alumínio, acendendo por 10 minutos e depois sopre com uma ventoinha CC por 5 minutos.
(dissipador de calor de alumínio)
Experiência 2-Coloque o LED em uma câmara de vapor e um dissipador de calor de alumínio, acendendo por 10 minutos e depois sopre com um ventilador CC por 5 minutos.
(Câmara de vapor no dissipador de calor de alumínio)
LED 12W
Resultados do experimento infravermelho 1 (use apenas dissipador de calor de alumínio)
1-1: 58 graus,1-2: 29 graus,1-3: 28,2 graus
Resultados do experimento infravermelho 2 (câmara de vapor + dissipador de calor de alumínio)
2-1: 55,2 graus,2-2: 31,2 graus,2-3: 29,2 graus
Resumo da experiência:
A temperatura da superfície do experimento 2 é 3 graus menor que a do experimento 1.
A câmara de vapor aumenta o efeito de transferência de calor do LED.
Resistência térmica de 10W
Resultados do experimento infravermelho 1 (use apenas dissipador de calor de alumínio)
1-1: 80,4 graus 1-2: 57,6 graus 1-3: 55,5 graus
Resultados do experimento infravermelho 2 (câmara de vapor + dissipador de calor de alumínio)
2-1: 67,1 graus 2-2: 57,6 graus 2-3: 56,2 graus
Resumo da experiência:
A temperatura da superfície do chip no experimento 2 foi inferior à do experimento 1 13,3 graus. A câmara de vapor melhorou a condução de calor do chip e reduziu a resistência térmica.
Resistência térmica instantânea de 10W
Resultados do experimento infravermelho 1 (use apenas dissipador de calor de alumínio)
{{0}}: 29,5 graus 1-2 :30,0 graus 1-3 : 30,1 graus
Resultados do experimento infravermelho 2 (câmara de vapor + dissipador de calor de alumínio)
2-1: 31,5 graus 2-2: 32,2 graus 2-3: 32,2 graus
Resumo da experiência:
O experimento 2 usando uma câmara de vapor é significativamente melhor que o experimento 1 em termos de temperatura do chip e mantém uma mudança de temperatura de 13-15oC para trabalhar em 1-10 minutos. Isso significa que o uso da câmara de vapor pode reduzir a resistência térmica entre o chip e o dissipador de calor, pode reduzir a temperatura da junção sob a mesma condição de ligação.
Conclusão experimental: a câmara de vapor aumenta a condução térmica do chip e reduz a resistência térmica
Como aplicar uma câmara de vapor em LED de alta potência?
Solução A: Vários chips de LED são selados diretamente e montados na câmara de vapor
Experimento de comparação de LED de alta potência (multi-chip de 50 W soldado diretamente à câmara de vapor) e (multi-chip de 50 W soldado diretamente à placa de cobre)
(Multi-chip de 50W soldado diretamente à câmara de vapor)
(Multi-chip de 50W soldado diretamente à placa de cobre)
Dados experimentais
(canal 0~3: temperatura do chip canal 4~5: temperatura do dissipador de calor)
A temperatura do chip da câmara de vapor é 30 graus menor que a da placa de cobre
A câmara de vapor pode diminuir a temperatura do LED. Quando o mesmo dissipador de calor é usado para dissipar o calor, há uma diferença de temperatura de cerca de 30 graus.
A câmara de vapor pode garantir que a temperatura de cada chip na placa seja a mesma. Se a placa de cobre for usada para dissipação de calor, a temperatura do chip central será muito mais alta do que as vizinhas, o que afetará a vida útil do chip.
Vantagens de soldar diretamente chips de LED na câmara de vapor:
1. Reduza a temperatura de junção do chip e prolongue a vida útil do chip
2. Pode tornar o chip mais focado, o que é melhor para o design geral da lâmpada
3. Tornar possível o empacotamento multichip de alta potência
Solução B: Imprima o PCB na câmara de vapor e instale o LED na câmara de vapor por SMT (Surface Mount Technology).
Protótipo da série de chips Cree XRE aplicado em câmara de vapor
Usando SMT, os dados de teste de dissipação de calor entre a câmara de vapor e a placa de alumínio
A câmara de vapor tem dissipação de calor mais uniforme e condução mais rápida.
Em dois testes, sabemos que:
A câmara de vapor pode suportar 170 graus
A câmara de vapor não tem limitação de formato
A dissipação de calor da câmara de vapor é através de orifícios capilares
Espessura da câmara de vapor pelo menos 3MM
A câmara de vapor MBTF excede 86.400 horas.
A câmara de vapor pode suportar mais de 200 choques térmicos de -40 graus a 110 graus
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