راهکار جلوگیری از اتلاف حرارت در ال ای دی

ال ای دی ها (دیودهای ساطع کننده نور) در حال تبدیل شدن به منبع نور غالب در جهان هستند. آنها در مقایسه با لامپ های رشته ای و فلورسنت، مزایای متعددی از جمله راندمان انرژی بالاتر، عمر طولانی تر و تولید گرمای کمتر دارند. با این حال، LED ها هنوز مقداری گرما تولید می کنند که می تواند بر عملکرد و طول عمر آنها تأثیر بگذارد.

علل اتلاف حرارت در LED ها

در ال ای دی ها، تمام انرژی الکتریکی به نور تبدیل نمی شود. بخشی از آن به گرما تبدیل می شود. دو عامل اصلی برای این امر وجود دارد

 بازده کوانتومی داخلی  این به درصد الکترون هایی اشاره دارد که با حفره ها ترکیب می شوند و فوتون (ذره نور) تولید می کنند. بازده کوانتومی داخلی LED ها همیشه کمتر از 100٪ است، به این معنی که برخی از الکترون ها بدون تولید نور انرژی خود را از دست می دهند و به گرما تبدیل می شوند.

 بازده کوانتومی خارجی  این به درصد فوتون هایی که از تراشه LED خارج می شوند اشاره دارد. بقیه فوتون ها در داخل تراشه جذب می شوند و به گرما تبدیل می شوند. بازده کوانتومی خارجی نیز همیشه کمتر از 100٪ است.

علاوه بر این دو عامل، اتلاف حرارت در LED ها می تواند توسط عوامل دیگری مانند

  مقاومت حرارتی تراشه  این به توانایی تراشه LED در هدایت گرما به دور از محل تولید آن اشاره دارد. مقاومت حرارتی تراشه پایین تر، اتلاف گرما بهتر و دمای اتصال پایین تر را به همراه دارد.

  طراحی بسته بندی  بسته بندی LED باید گرما را به طور موثر از تراشه دور کند. یک طراحی ضعیف بسته بندی می تواند منجر به تجمع گرما و افزایش دمای اتصال شود.

  محیط عملیاتی  دمای محیط بالاتر می تواند منجر به افزایش دمای اتصال LED شود.

تاثیرات اتلاف حرارت بر LED ها

اتلاف حرارت می تواند اثرات منفی متعددی بر LED ها داشته باشد، از جمله

 کاهش عمر  دمای اتصال بالا می تواند منجر به تخریب تدریجی تراشه LED شود و عمر آن را کوتاه کند.

 کاهش روشنایی  با افزایش دمای اتصال، روشنایی LED ها کاهش می یابد.

  تغییر رنگ  LED ها با افزایش دما تمایل به تغییر رنگ دارند.

راه حل هایی برای جلوگیری از اتلاف حرارت در ال ای دی ها

چندین راه حل برای جلوگیری از اتلاف حرارت در LED ها و بهبود عملکرد و طول عمر آنها وجود دارد

 استفاده از LED ها با بازده کوانتومی بالا  LED ها با بازده کوانتومی بالا، نور بیشتری تولید می کنند و گرمای کمتری تولید می کنند.

 بهبود طراحی بسته بندی  طراحی بسته بندی LED باید گرما را به طور موثر از تراشه دور کند. این می تواند با استفاده از مواد با هدایت حرارتی بالا و طراحی های رادیاتور کارآمدتر انجام شود.

 استفاده از هیت سینک  هیت سینک می تواند به خنک کردن تراشه LED با جذب گرما و دفع آن به هوای اطراف کمک کند.

 کنترل دمای محیط  دمای محیط LED ها باید در محدوده مشخصی نگه داشته شود تا از گرم شدن بیش از حد آنها جلوگیری شود.

در هنگام انتخاب LED ها، مهم است که به مشخصات آنها توجه کنید، از جمله بازده کوانتومی، مقاومت حرارتی تراشه و دمای اتصال مجاز.

هیت سینک ها در اشکال و اندازه های مختلف وجود دارند. هیت سینکی را انتخاب کنید که برای کاربرد شما مناسب باشد.

اگر LED ها در محیطی با دمای بالا کار می کنند، باید از اقدامات اضافی برای خنک کردن آنها استفاده شود، مانند فن یا سیستم تهویه مطبوع.

دربالا، علل اتلاف حرارت در LED ها و تأثیرات آن بر عملکرد و طول عمر آنها را بررسی کردیم. همچنین راه حل هایی برای جلوگیری از اتلاف حرارت و بهبود عملکرد LED ها ارائه دادیم.

در این بخش، به برخی از جزئیات فنی مربوط به اتلاف حرارت در LED ها می پردازیم.

 مقاومت حرارتی 

مقاومت حرارتی (Rth) یک پارامتر کلیدی است که برای اندازه گیری توانایی یک ماده در هدایت گرما استفاده می شود. واحد مقاومت حرارتی درجه سانتیگراد بر وات (°C/W) است. هر چه مقاومت حرارتی یک ماده کمتر باشد، گرما را بهتر هدایت می کند.

در LED ها، دو مقاومت حرارتی مهم وجود دارد

•  مقاومت حرارتی اتصال (Rth,j-c): این به مقاومت حرارتی بین محل اتصال PN در تراشه LED و سطح کیس اشاره دارد.
•  مقاومت حرارتی کیس به محیط (Rth,c-a): این به مقاومت حرارتی بین سطح کیس LED و هوای اطراف اشاره دارد.

 طراحی هیت سینک 

هیت سینک ها برای افزایش سطح اتلاف حرارت LED ها استفاده می شوند. آنها معمولاً از فلز با هدایت حرارتی بالا مانند آلومینیوم یا مس ساخته می شوند.

هنگام انتخاب هیت سینک برای LED، باید موارد زیر را در نظر بگیرید

• مقاومت حرارتی هیت سینک: Rth,h-a هیت سینک باید تا حد ممکن کم باشد.
• مساحت سطح: مساحت سطح بیشتر هیت سینک، اتلاف گرما را بهتر می کند.
• جریان هوا: اگر هیت سینک در معرض جریان هوا قرار گیرد، اتلاف گرما را بهتر می کند.

اتلاف حرارت یک عامل مهم در LED ها است که می تواند بر عملکرد و طول عمر آنها تأثیر بگذارد. با استفاده از LED ها با بازده کوانتومی بالا، طراحی بسته بندی خوب، هیت سینک و کنترل دمای محیط، می توان اتلاف حرارت را به حداقل رساند و اطمینان حاصل کرد که LED ها به طور کارآمد و برای مدت طولانی کار می کنند.