اليوم، مع التطور السريع لمصابيح LED، تستفيد مصابيح LED عالية الطاقة من هذا الاتجاه. في الوقت الحاضر، أكبر مشكلة فنية لإضاءة LED عالية الطاقة هي تبديد الحرارة. يؤدي تبديد الحرارة الضعيف إلى قوة قيادة LED والمكثفات الإلكتروليتية. لقد أصبحت لوحة قصيرة لمزيد من التطوير لإضاءة LED. سبب الشيخوخة المبكرة لمصدر ضوء LED.
في مخطط المصباح الذي يستخدم مصدر ضوء LED، نظرًا لأن مصدر ضوء LED يعمل في حالة عمل بجهد منخفض (VF=3.2V)، تيار مرتفع (IF=300-700mA)، وبالتالي فإن الحرارة شديدة جدًا. مساحة المصابيح التقليدية ضيقة، ومن الصعب على المبرد ذو المساحة الصغيرة أن يصدر الحرارة بسرعة. وعلى الرغم من اعتماد مجموعة متنوعة من أنظمة التبريد، إلا أن النتائج كانت غير مرضية، وأصبحت مصابيح الإضاءة LED مشكلة بدون حل.
في الوقت الحاضر، بعد تشغيل مصدر ضوء LED، يتم تحويل 20%-30% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، ويتم تحويل حوالي 70% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية. ولذلك، فإن التكنولوجيا الرئيسية لتصميم هيكل مصباح LED هي تصدير الكثير من الطاقة الحرارية في أسرع وقت ممكن. يجب تبديد الطاقة الحرارية من خلال التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع الحراري.
الآن دعونا نحلل العوامل التي تسبب حدوث درجة حرارة وصلة LED:
1. الكفاءة الداخلية للاثنين ليست عالية. عندما يتم دمج الإلكترون مع الثقب، لا يمكن توليد الفوتون بنسبة 100%، مما يقلل عادة من معدل إعادة التركيب الحامل لمنطقة PN بسبب "تسرب التيار". التسرب الحالي مرات الجهد هو قوة هذا الجزء. أي أنه يتحول إلى حرارة، لكن هذا الجزء لا يشغل المكون الرئيسي، لأن كفاءة الفوتونات الداخلية تقترب بالفعل من 90٪.
2. لا يمكن لأي من الفوتونات المتولدة بالداخل أن تنطلق خارج الشريحة، وجزء من السبب الرئيسي وراء تحويل هذه الطاقة في النهاية إلى طاقة حرارية هو أن هذا، الذي يسمى بالكفاءة الكمومية الخارجية، يبلغ حوالي 30٪ فقط، ويتم تحويل معظمها إلى حرارة.
لذلك، يعد تبديد الحرارة عاملاً مهمًا يؤثر على شدة إضاءة مصابيح LED. يمكن للمشتت الحراري أن يحل مشكلة تبديد الحرارة لمصابيح LED ذات الإضاءة المنخفضة، لكن المشتت الحراري لا يمكنه حل مشكلة تبديد الحرارة للمصابيح عالية الطاقة.
حلول التبريد LED:
يبدأ تبديد حرارة Led بشكل أساسي من جانبين: تبديد حرارة شريحة Led قبل وبعد العبوة وتبديد حرارة مصباح Led. يرتبط تبديد حرارة رقاقة LED بشكل أساسي بعملية اختيار الركيزة والدائرة، لأن أي LED يمكن أن يصنع مصباحًا، لذلك يتم في النهاية تشتيت الحرارة الناتجة عن شريحة LED في الهواء من خلال غلاف المصباح. إذا لم يتم تبديد الحرارة بشكل جيد، فإن السعة الحرارية لشريحة LED ستكون صغيرة جدًا، لذلك إذا تراكمت بعض الحرارة، ستزداد درجة حرارة توصيل الشريحة بسرعة، وإذا كانت تعمل في درجة حرارة عالية لفترة طويلة، فإن سيتم تقصير العمر بسرعة.
بشكل عام، يمكن تقسيم المشعات إلى تبريد نشط وتبريد سلبي وفقًا للطريقة التي تتم بها إزالة الحرارة من المبرد. تبديد الحرارة السلبي هو تبديد حرارة مصدر الحرارة مصدر ضوء LED بشكل طبيعي في الهواء من خلال المشتت الحراري، ويتناسب تأثير تبديد الحرارة مع حجم المشتت الحراري. التبريد النشط هو إزالة الحرارة المنبعثة من المشتت الحراري بالقوة من خلال جهاز تبريد مثل المروحة. يتميز بكفاءة عالية في تبديد الحرارة وصغر حجم الجهاز. يمكن تقسيم التبريد النشط إلى تبريد الهواء، التبريد السائل، تبريد الأنابيب الحرارية، تبريد أشباه الموصلات، التبريد الكيميائي وما إلى ذلك.
بشكل عام، يجب أن تختار المشعات العادية المبردة بالهواء المعدن بشكل طبيعي كمادة للرادياتير. لذلك، في تاريخ تطوير مشعات، ظهرت المواد التالية أيضا: مشعات الألومنيوم النقي، مشعات النحاس النقي، وتكنولوجيا مزيج النحاس والألومنيوم.
كفاءة الإضاءة الشاملة لـ LED منخفضة، وبالتالي تكون درجة حرارة الوصلة مرتفعة، مما يؤدي إلى تقصير العمر الافتراضي. ومن أجل إطالة عمر المفصل وتقليل درجة حرارته، من الضروري الاهتمام بمشكلة تبديد الحرارة.