Comparação de cinco tipos de dissipadores de calor para luminárias LED

O maior desafio técnico enfrentado atualmente pelas luminárias de LED é a questão da dissipação de calor. A dissipação de calor ruim faz com que a fonte de alimentação do driver de LED e os capacitores eletrolíticos se tornem gargalos no desenvolvimento posterior das luminárias de LED, bem como a causa do envelhecimento prematuro da fonte de luz de LED.

 

Atualmente, quando a fonte de luz LED é ligada, cerca de 30% da energia elétrica é convertida em energia luminosa, enquanto o restante é convertido em energia térmica. Portanto, dissipar rapidamente essa grande quantidade de calor é o principal aspecto técnico do design estrutural do dispositivo LED. A energia térmica precisa ser dissipada por meio de condução de calor, convecção de calor e radiação de calor. Somente dissipando rapidamente o calor a temperatura da cavidade dentro do dispositivo LED pode ser efetivamente reduzida, protegendo a fonte de alimentação de operar em um ambiente de alta temperatura sustentada e evitando que a fonte de luz LED envelheça prematuramente devido à operação de alta temperatura de longo prazo.

 

Vamos seguir o ZP HEAT SINK para explorar os caminhos de dissipação de calor de luminárias LED:

Como as fontes de luz LED não têm raios infravermelhos ou ultravioleta, elas não têm capacidade de dissipação de calor por radiação. Portanto, o caminho de dissipação de calor de luminárias LED pode depender apenas de dissipadores de calor intimamente combinados com a placa de contas de lâmpada LED para dissipar o calor. Os dissipadores de calor devem ter as funções de condução de calor, convecção de calor e radiação de calor.

 

Qualquer dissipador de calor, além de conduzir rapidamente o calor da fonte de calor para a superfície do dissipador de calor, depende principalmente de convecção e radiação para dissipar o calor no ar. A condução de calor aborda apenas o caminho de transferência, enquanto a convecção de calor é a principal função do dissipador de calor. O desempenho da dissipação de calor é determinado principalmente pela área de dissipação de calor, forma e capacidade de convecção natural. A radiação de calor desempenha apenas um papel suplementar.

 

Os métodos comuns de dissipação de calor incluem dissipadores de calor de alumínio fundido, dissipadores de calor de alumínio extrudado, dissipadores de calor de alumínio estampado, dissipadores de calor compostos de alumínio e plástico e dissipadores de calor de plástico de alta condutividade térmica.

 

Dissipador de calor de alumínio fundido
O custo de produção é controlável, mas as aletas de resfriamento não podem ser finas, dificultando a maximização da área de dissipação de calor. Materiais comuns de fundição sob pressão para dissipadores de calor de lâmpadas LED são ADC10 e ADC12.

 

Dissipador de calor de alumínio extrudado
O alumínio líquido é extrudado em forma através de um molde fixo, e então a barra é cortada na forma necessária do dissipador de calor através da usinagem, levando a custos de pós-processamento mais altos. As aletas de resfriamento podem ser feitas muito finas e numerosas, expandindo muito a área de dissipação de calor. As aletas de resfriamento formam automaticamente a convecção de ar para dissipar o calor durante o trabalho, resultando em melhor dissipação de calor. Os materiais comuns são AL6061 e AL6063.

 

 

Dissipador de calor de alumínio estampado
Usando uma prensa de punção e molde, placas de aço ou liga de alumínio são estampadas e desenhadas para formar dissipadores de calor em forma de copo. As periferias interna e externa dos dissipadores de calor estampados são lisas, mas a área de dissipação de calor é limitada devido à falta de aletas. Os materiais comuns de liga de alumínio são 5052, 6061 e 6063. As peças estampadas são leves e têm alta utilização de material, tornando esta uma solução de baixo custo.

 

 

A condutividade térmica dos dissipadores de calor de liga de alumínio é relativamente ideal, tornando-os adequados para fontes de alimentação de corrente constante de comutação isoladas. Para fontes de alimentação de corrente constante de comutação não isoladas, o projeto estrutural da lâmpada deve garantir o isolamento de CA e CC, fontes de alimentação de alta e baixa tensão para passar pela certificação CE ou UL.

 

Dissipador de calor composto de alumínio e plástico
Este é um dissipador de calor com uma concha de plástico térmico e um núcleo de alumínio. O plástico térmico e o núcleo do dissipador de calor de alumínio são moldados em uma etapa em uma máquina de moldagem por injeção, com o núcleo do dissipador de calor de alumínio pré-processado como uma parte embutida. O calor das contas da lâmpada LED é rapidamente conduzido para o plástico térmico através do núcleo do dissipador de calor de alumínio. O plástico térmico forma convecção de ar com suas múltiplas asas para dissipar o calor e irradia parte do calor de sua superfície.

 

 

Densidade Térmica Plástica Comparada ao Alumínio Fundido e Cerâmica
A densidade do plástico térmico é 40% menor do que a do alumínio fundido e da cerâmica. Para dissipadores de calor do mesmo formato, o peso de um dissipador de calor composto de alumínio-plástico pode ser reduzido em quase um terço. Comparado aos dissipadores de calor totalmente de alumínio, o custo de processamento é menor, o ciclo de processamento é mais curto e a temperatura de processamento é menor. O produto final não é facilmente quebrável. Os clientes podem usar suas próprias máquinas de moldagem por injeção para produzir luminárias com designs diferenciados. Os dissipadores de calor compostos de alumínio-plástico têm boas propriedades de isolamento e passam facilmente pelos padrões de segurança.

 

 

Dissipador de calor de plástico de alta condutividade térmica
Um dissipador de calor de plástico de alta condutividade térmica é um dissipador de calor totalmente de plástico com um coeficiente de condutividade térmica dezenas de vezes maior do que o plástico comum, atingindo 2-9 W/m·K. Ele tem excelentes capacidades de condução de calor e radiação de calor. É um novo tipo de material isolante de dissipação de calor aplicável a várias lâmpadas de potência, amplamente utilizado em lâmpadas LED que variam de 1W a 200W.

O plástico de alta condutividade térmica tem um nível de tensão de resistência de até CA 6000 V, adequado para uso com fontes de alimentação de corrente constante de comutação não isoladas e fontes de alimentação de corrente constante linear de alta tensão HVLED. Isso torna mais fácil para tais luminárias de LED passarem por testes de segurança rigorosos, como CE, TUV e UL. O HVLED opera sob alta tensão (VF=35-280VDC) e baixa corrente (IF=20-60mA), o que reduz o calor gerado pela placa de contas de lâmpada HVLED. Dissipadores de calor de plástico de alta condutividade térmica podem ser fabricados usando máquinas tradicionais de moldagem por injeção e extrusão.

 

Dentro do dissipador de calor de plástico de alta condutividade térmica, íons metálicos nanométricos são densamente distribuídos entre moléculas de PLA, que podem se mover rapidamente em altas temperaturas, aumentando a energia da radiação de calor. Sua atividade é superior à dos dissipadores de calor de material metálico. Os dissipadores de calor de plástico de alta condutividade térmica são resistentes a altas temperaturas, não rachando ou deformando após cinco horas a 150 graus. Quando usados ​​com esquemas de acionamento de IC de corrente constante linear de alta tensão, eles não requerem capacitores eletrolíticos e grandes indutores, aumentando significativamente a vida útil de toda a lâmpada LED. Os esquemas de fornecimento de energia não isolados oferecem alta eficiência e baixo custo, tornando-os particularmente adequados para aplicações em tubos fluorescentes e lâmpadas industriais e de mineração de alta potência.

 

Dissipadores de calor de plástico de alta condutividade térmica podem ser projetados com muitas aletas de resfriamento finas. As aletas de resfriamento podem ser feitas muito finas e numerosas, expandindo muito a área de dissipação de calor. As aletas de resfriamento formam automaticamente a convecção de ar para dissipar o calor ao trabalhar, resultando em boa dissipação de calor. O calor das contas da lâmpada LED é conduzido diretamente para as aletas de resfriamento através do plástico de alta condutividade térmica e rapidamente dissipado através da convecção de ar e radiação de superfície.

 

A densidade dos dissipadores de calor de plástico de alta condutividade térmica é mais leve do que a do alumínio. A densidade do alumínio é de 2700 kg/m³, enquanto a densidade do plástico é de 1420 kg/m³, aproximadamente metade da do alumínio. Portanto, para dissipadores de calor do mesmo formato, o peso dos dissipadores de calor de plástico é apenas metade do do alumínio. Além disso, o processamento é simples, com o ciclo de moldagem encurtado em 20-50%, o que também reduz o custo.

 

O acima é compartilhado pela equipe técnica do ZP HEAT SINK. Por favor, continue seguindo o ZP HEAT SINK para mais conteúdo interessante.