O aquecimento da junção PN do LED é primeiramente conduzido para a superfície do wafer pelo próprio material semicondutor do wafer, que possui uma certa resistência térmica. Do ponto de vista do componente LED, dependendo da estrutura da embalagem, existe também uma resistência térmica de diferentes tamanhos entre o wafer e o suporte. A soma dessas duas resistências térmicas constitui a resistência térmica Rj-a do LED. Do ponto de vista do usuário, o parâmetro Rj-a de um LED específico não pode ser alterado. Este é um problema que as empresas de embalagens de LED precisam estudar, mas é possível reduzir o valor Rj-a selecionando produtos ou modelos de diferentes fabricantes.
Em luminárias LED, o caminho de transferência de calor do LED é bastante complicado. A maneira principal é LED-PCB-dissipador de calor-fluido. Como designer de luminárias, o trabalho realmente significativo é otimizar o material da luminária e a estrutura de dissipação de calor para reduzir ao máximo os componentes de LED. Resistência térmica entre fluidos.
Como suporte para montagem de componentes eletrônicos, os componentes de LED são conectados principalmente à placa de circuito por meio de solda. A resistência térmica geral da placa de circuito à base de metal é relativamente pequena. Comumente usados são substratos de cobre e substratos de alumínio, e os substratos de alumínio são relativamente baratos. Foi amplamente adotado pela indústria. A resistência térmica do substrato de alumínio varia de acordo com o processo de diferentes fabricantes. A resistência térmica aproximada é de 0.6-4.0 graus C/W, e a diferença de preço é relativamente grande. O substrato de alumínio geralmente tem três camadas físicas, uma camada de fiação, uma camada isolante e uma camada de substrato. A condutividade elétrica dos materiais isolantes elétricos em geral também é muito pobre, então a resistência térmica vem principalmente da camada isolante, e os materiais isolantes usados são bastante diferentes. Entre eles, o meio isolante à base de cerâmica tem a menor resistência térmica. Um substrato de alumínio relativamente barato é geralmente uma camada isolante de fibra de vidro ou uma camada isolante de resina. A resistência térmica também está positivamente relacionada com a espessura da camada de isolamento.
Sob as condições de custo e desempenho, o tipo de substrato de alumínio e a área do substrato de alumínio são razoavelmente selecionados. Por outro lado, o desenho correto da forma do dissipador de calor e a melhor conexão entre o dissipador de calor e o substrato de alumínio é a chave para o sucesso do projeto da luminária. O fator real na determinação da quantidade de dissipação de calor é a área de contato do dissipador de calor com o fluido e a vazão do fluido. As lâmpadas LED gerais são dissipadas passivamente por convecção natural, e a radiação térmica também é um dos principais métodos de dissipação de calor.
Portanto, podemos analisar os motivos da falha das lâmpadas LED em dissipar o calor:
1. A fonte de luz LED tem uma grande resistência térmica e a fonte de luz não se dissipa. O uso da pasta térmica fará com que o movimento de dissipação de calor falhe.
2. O substrato de alumínio é usado como fonte de luz de conexão PCB. Como o substrato de alumínio possui múltiplas resistências térmicas, a fonte de calor da fonte de luz não pode ser transmitida, e o uso da pasta condutora térmica pode fazer com que o movimento de dissipação de calor falhe.
3. Não há espaço para buffer térmico da superfície emissora de luz, o que fará com que a dissipação de calor da fonte de luz LED falhe e a deterioração da luz seja avançada. As três razões acima são as principais razões para o fracasso dos equipamentos de iluminação LED na indústria, e não há solução mais completa. Algumas grandes empresas utilizam o substrato cerâmico para dissipar o pacote de esferas da lâmpada, mas não podem ser amplamente utilizados devido ao alto custo.
Por isso, algumas melhorias foram propostas:
1. A rugosidade da superfície do dissipador de calor da lâmpada LED é uma das maneiras de melhorar efetivamente a capacidade de dissipação de calor.
A rugosidade da superfície significa que nenhuma superfície lisa é usada, o que pode ser obtido por métodos físicos e químicos. Geralmente, é um método de jateamento de areia e oxidação. A coloração também é um método químico, que pode ser concluído junto com a oxidação. Ao projetar a ferramenta de retificação de perfil, é possível adicionar algumas nervuras à superfície para aumentar a área da superfície e melhorar a capacidade de dissipação de calor da lâmpada LED.
2. Uma maneira comum de aumentar a capacidade de radiação de calor é usar um tratamento de superfície de cor preta.
