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  • led電源散熱問題的分析
    日期:2019/6/1 | 瀏覽:41次

    LED照明作為新一代照明受到了廣泛的關注。僅僅依靠LED封裝 并不能制作出好的照明燈具。本文主要從電子電路、熱分析、光學 等方面對如何運用LED 特性的設計進行解說。

    近年來,隨著電子產品的高密度、高集成度,熱解決方案的重要性越來越高,LED照明也不例外,也需要熱解決方案。 雖然白熾燈和螢光燈的能量損失大,但是大部分能量都是通過紅外線直接放射出去,光源的發熱少;而LED,除了作為可視光消耗的能量,其他能量都轉換成了熱。另外,由于LED封裝面積小,通過對流和輻射的散熱少,從而積累了大量的熱。

    熱解決方案是?

    接下來來考慮怎么制定熱解決方案。熱解決方案簡單的說就是解決因為熱產生的各種問題。主要有:

    1. 因為熱膨脹導致彎曲和龜裂

    2. 電子電路的運行障礙

    3. 材料品質惡化

    除此之外,也會擔心如果發熱會不會損壞設備?為了避免這些問題,要盡量控制電子設備的溫度,也就是說有效散熱很重要,重點是考慮機器的使用環境和安裝方法制定最佳的熱解決方案。 下面列舉了由熱導致的問題。后半部分以LED燈 為例,就LED相關的解決方案進行解說。

    由熱導致的問題

    1.因為熱膨脹導致彎曲和龜裂

    電子設備由多個零件構成,每個零件的材質都不一樣,熱脹冷縮的尺度也不一樣。因此, 當各種材質組合在一起的時候就有可能使材質發生彎曲,膨脹時,產品在連接處因為應力過多就會產生龜裂。

    2.電子電路的運行障礙

    一般來說,作為熱源的半導體 元件 ,有這樣一個特性,即當電子設備中的半導體元件溫度上升,電的阻抗就會變小。這樣就容易陷入“溫度上升-阻抗下降-電流增加-熱增加-溫度上升”的惡性循環,進而容易發生燒斷的現象。

    3.材料品質的惡化

    一般說來,電子設備中使用的材料容易氧化,溫度越高氧化越快,如果讓這些材料反復經過高溫氧化,就會縮短其壽命。同時,反復加熱,材料多次膨脹,多次冷縮,會降低材料的強度,從而破壞了材料。

    LED的熱解決方案

    下面以LED燈為例,具體討論LED的熱解決方案。

    要避免電子設備的發熱有多種方法。比如,加散熱器,在熱源周圍安置能提供冷氣的風扇。前者是通過增加散熱面積,來增加散熱的通道,后者是使熱不在熱源周圍聚集。 但是,正如圖1 LED燈的概括圖所示,LED封裝時不能直接連接散熱器,也沒有安裝風扇的位置。而且內部電源電路 板也會產生熱量,因此LED燈的散熱問題可以說是一個非常棘手的問題。這樣,如何有效使用LED安裝材質和散熱器就變得很重要。

    那么如何有效利用LED安裝材質和散熱器呢?首先必須把握產生熱的傳熱路徑。

    LED元件產生的熱通過封裝的導線向電路板移動 ,然后再通過散熱器放熱。電源電路板產生的熱也是如此,通過電路板周圍的空氣和填充材質,透過散熱器向外部散熱。

    熱解決方案中重要的是排除傳熱路徑中阻礙傳熱的因素,比如可以考慮在傳熱路徑中使用導熱性能好的材質、擴大路徑的斷面面積(例如,粗的銅線比細的銅線更容易導熱)、涂導熱潤滑劑使產品的連接部位不留空隙。

    另外,即使通過這些提高了導熱特性,但如果散熱器不向外部散熱,內部還是會聚集很多熱。因此也必須提高散熱器表面的放熱特性。典型的方法就是在表面多安裝幾個散熱片,擴大散熱器的放熱面積。

    運用CAE工具,通過仿真驗證熱解決方案

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