Ефект розсіювання тепла від парової камери в світлодіоді
Основна проблема потужних світлодіодів - «жар»
Відповідно до звіту про тестування Cree XLamp XR-E, нижча температура світлодіода може збільшити термін його служби та світловий потік.
Дані світлодіодного чіпа 40 mil (1 мм²).
Чіп потужністю 1 Вт: тепловий потік близько 100 Вт/см²
Мікросхема 3 Вт: тепловий потік близько 300 Вт/см²
З наведеного вище звіту про випробування та даних ми можемо знати, що проблема світлодіодного тепла полягає в основному в перегріві високої щільності тепла (гарячої точки), а не в загальному тепловому потокі.
Перегрів фокусується на гарячій точці, це вплине на термін служби та світловий потік світлодіода.
Як вирішити проблему теплового фокусу на гарячій точці? Ми виявили, що високоефективні розподілювачі тепла можуть швидко розсіювати тепло, таким чином уникаючи фокусування тепла в гарячих точках. А випарна камера – це свого роду дифузор тепла, який може надзвичайно швидко відводити тепло. Його принцип роботи схожий на теплову трубку.
Принцип роботи випарної камери
Theвипарна камераявляє собою вакуумну камеру з колонковою внутрішньою структурою, зазвичай виготовлену з міді.
Коли тепло передається від джерела тепла до зони випаровування, охолоджуюча рідина в камері починає випаровуватися після нагрівання в середовищі низького вакууму. У цей час він поглинає теплову енергію і швидко розширюється, а охолодження в газі швидко заповнює всю камеру. Коли робочий газ контактує з відносно холодною зоною, він конденсується. Тепло, накопичене під час випаровування, виділяється за допомогою явища конденсації, і конденсована охолоджуюча рідина повернеться до джерела тепла випаровування через капілярний канал мікроструктури, і ця операція повториться в камері.
Відповідно до принципу роботи випарної камери ми знаємо, що:
1. Парова камера — це двовимірний теплопровідний продукт, який теоретично може проводити велику кількість тепла в двовимірній плоскій пластині.
2. Випарову камеру можна використовувати для модулів освітлення.
A: Проста геометрична структура - геометричні фігури, як правило, квадратні та круглі
B: Поверхня нелегко деформується - випарна камера має допуск до 0,2 мм.
C: Коли радіатора достатньо, різниця температур буде меншою - коли радіатор розсіює тепло, зміна температури буде дуже незначною.
D: Парова камера може вирішити лише проблему теплопередачі, оскільки її швидкість теплопередачі дуже висока, але все одно потрібно додати алюмінієвий радіатор, щоб досягти розсіювання тепла.
Контрастний експеримент
Експеримент 1-Помістіть світлодіод на алюмінієвий радіатор, увімкніть його протягом 10 хвилин, а потім обдуйте його вентилятором постійного струму протягом 5 хвилин.
(Алюмінієвий радіатор)
Експеримент 2-Помістіть світлодіод на випарну камеру та алюмінієвий радіатор, увімкніть його протягом 10 хвилин, а потім продуйте його вентилятором постійного струму протягом 5 хвилин.
(Випарна камера на алюмінієвому радіаторі)
12 Вт світлодіод
Результати інфрачервоного експерименту 1 (використовуйте лише алюмінієвий радіатор)
1-1 : 58 градусів , 1-2 : 29 градусів , 1-3 : 28,2 градуса
Результати інфрачервоного експерименту 2 (випарна камера + алюмінієвий радіатор)
2-1 : 55,2 градуса , 2-2 : 31,2 градуса , 2-3 : 29,2 градуса
Підсумок експерименту:
Температура поверхні експерименту 2 на 3 градуси нижча, ніж експерименту 1.
Парова камера посилює ефект тепловіддачі світлодіода.
Термічна стійкість 10 Вт
Результати інфрачервоного експерименту 1 (використовуйте лише алюмінієвий радіатор)
1-1 : 80,4 градусів 1-2 : 57,6 градусів 1-3 : 55,5 градусів
Результати інфрачервоного експерименту 2 (випарна камера + алюмінієвий радіатор)
2-1 : 67,1 градусів 2-2 : 57,6 градусів 2-3 : 56,2 градусів
Підсумок експерименту:
Температура поверхні чіпа в експерименті 2 була нижчою, ніж у експерименті 1 13.3 градуси. Парова камера покращила теплопровідність чіпа та зменшила термічний опір.
Миттєвий термостійкість 10 Вт
Результати інфрачервоного експерименту 1 (використовуйте лише алюмінієвий радіатор)
{{0}}: 29,5 градусів 1-2 :30,0 градусів 1-3 : 30,1 градусів
Результати інфрачервоного експерименту 2 (випарна камера + алюмінієвий радіатор)
2-1 : 31,5 градуса 2-2 :32,2 градуса 2-3 : 32,2 градуса
Підсумок експерименту:
Експеримент 2 із використанням випарної камери значно кращий за експеримент 1 щодо температури стружки та підтримує зміну температури на 13-15oC для роботи протягом 1-10 хвилин. Це означає, що використання випарної камери може зменшити термічний опір між мікросхемою та радіатором, може знизити температуру з’єднання за тих самих умов увімкнення.
Експериментальний висновок: парова камера покращує теплопровідність чіпа та знижує термічний опір
Як застосувати випарну камеру на потужному світлодіоді?
Рішення А: кілька світлодіодних чіпів безпосередньо запаюють і встановлюють у випаровувальну камеру
Порівняльний експеримент потужного світлодіода (багатокристал 50 Вт, безпосередньо припаяний до парової камери) та (багатокристал 50 Вт, безпосередньо припаяний до мідної плати)
(Мультичіп потужністю 50 Вт безпосередньо припаяний до випарної камери)
(Мультичіп потужністю 50 Вт безпосередньо припаяний до мідної плати)
Експериментальні дані
(канал 0~3: температура мікросхеми, канал 4~5: температура радіатора)
Температура чіпа в камері випаровування на 30 градусів нижча, ніж у мідної плати
Парова камера може знизити температуру світлодіода. Коли для розсіювання тепла використовується той самий радіатор, різниця температур становить приблизно 30 градусів.
Випарна камера може забезпечити однакову температуру кожного чіпа на платі. Якщо для розсіювання тепла використовується мідна пластина, температура центрального чіпа буде набагато вищою, ніж оточуючих, що вплине на термін служби чіпа.
Переваги прямої пайки світлодіодних чіпів на випарну камеру:
1. Знизьте температуру з’єднання мікросхеми та подовжте термін служби мікросхеми
2. Можна зробити чіп більшим фокусом, що краще для загального дизайну лампи
3. Зробити можливою потужну багаточіпову упаковку
Рішення Б: надрукуйте друковану плату на камері випаровування та встановіть світлодіод на камеру випаровування за допомогою SMT (технологія поверхневого монтажу).
Прототип серії чіпів Cree XRE, нанесений на випарну камеру
Використовуючи SMT, дані тестування розсіювання тепла між паровою камерою та алюмінієвою пластиною
Парові камери мають більш рівномірне розсіювання тепла та більш швидку провідність.
Сформуйте два тести, ми знаємо, що:
Випарна камера може витримувати 170 градусів
Випарна камера не має обмежень за формою
Розсіювання тепла парової камери відбувається через капілярні отвори
Товщина парової камери не менше 3 мм
MBTF випарової камери перевищує 86400 годин.
Випарна камера може витримати понад 200 теплових ударів від -40 градусів до 110 градусів
Популярні Мітки: Тест базових знань і продуктивності парової камери, Китай, постачальники, виробники, фабрика, індивідуальний, безкоштовний зразок, зроблено в Китаї
