أصبحت إضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء مستخدمة على نطاق واسع في الحياة، ويعد تبديد الحرارة عاملاً مهمًا في جودة وحياة إضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء. على الرغم من أن ارتفاع درجة حرارة إضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء أقل بكثير من ارتفاع إضاءة مصابيح الهالوجين التقليدية، إلا أن العديد من الشركات المصنعة تنتج إضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء بكفاءة إنارة وتضاؤل سريع للضوء أقل من المتوقع، ويرجع ذلك أساسًا إلى تبديد الحرارة غير المرضي. يواصل العديد من المصنعين وموظفي البحث والتطوير التركيز على كيفية تحسين تبديد الحرارة لإضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء عالية الطاقة مع التحكم في التكاليف.

العلاقة بين تبديد الحرارة والعمر

عندما نتحدث عن عمر الصمام الثنائي الباعث للضوء في سياق احترافي، فإننا لا نعني أنه يحترق أو لا يمكن أن يضيء، ولكن بشكل عام، عندما يصل خرج ضوء الصمام الثنائي الباعث للضوء إلى 70%، فإننا نعتبره نهاية عمره. مصدر الضوء LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) هو عبارة عن معدات أشباه الموصلات ذات الحالة الصلبة، والتي يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، ولكن في نفس الوقت، سيتم تحويل جزء من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى ظاهرة التسخين عند المصابيح قيد الاستخدام. يتكون الصمام الثنائي الباعث للضوء بشكل أساسي من الدعامة، غراء فضي، رقاقة، سلك ذهبي (سلك نحاسي)، راتنجات الايبوكسي، والتي باستثناء الدعامة وراتنج الايبوكسي، يمكن أن يؤدي تلف المواد الثلاثة المتبقية مباشرة إلى توقف رقاقة الصمام الثنائي الباعث للضوء عن العمل، ودرجة حرارة عالية جدًا، فقط أعداء المواد الثلاثة المذكورة أعلاه. سيؤدي تبديد الحرارة غير الكافي في بيئة درجة الحرارة المرتفعة إلى تسريع تسوس الضوء لمصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء، وسيتم تقليل عمر الخدمة. يؤثر تبديد الحرارة على تطبيق مصادر الضوء، لذلك يجب أن تحتوي إضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء على أجهزة تبديد الحرارة، وأصبح تبديد الحرارة معلمة موضوعية لتقييم مزايا المصابيح.

عناصر لتحسين تبديد الحرارة

تبديد الحرارة بالمعنى التقليدي هو ما يسمى بنقل الحرارة، وتحتوي عناصر نقل الحرارة على ثلاث نقاط: التوصيل والإشعاع والحمل الحراري. التوصيل الحراري هو الأكثر استخدامًا في المصابيح، حيث يتم نقل الحرارة من مكان تكون درجة الحرارة فيه مرتفعة جدًا إلى مكان تكون فيه درجة الحرارة منخفضة. لذلك، قد يكون للتوصيل الحراري للمواد المختلفة وهيكل المبرد تأثير على تأثير نقل الحرارة.

مواد تبديد الحرارة

من بين المكونات المختلفة للمصباح، يعتبر المبرد والركيزة مع حبات الصمام الثنائي الباعث للضوء طرق التبديد الرئيسية. يمكن أن يكون للمواد المختلفة المستخدمة لهذين المكونين تأثير كبير على تأثير تبديد الحرارة والتكلفة.

مبرد

يتكون مبرد الإضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء بشكل عام من الألمنيوم، والذي ينقسم إلى نوعين، AL6060 وألومنيوم ممتد آخر قائم على الألومنيوم، وألمنيوم مصبوب قائم على ADC12. AL6060 وغيرها من الموصلية الحرارية للألمنيوم الممتد هي 198 ~ 250w / m ℃ أو نحو ذلك ، نقل سريع للحرارة ، تكلفة منخفضة للقالب ويمكن قطعها بأي طول ، والعملية سهلة لإنتاج المعالجة ، لكن صلابتها منخفضة نسبيًا ، و ليس من السهل تغيير المظهر ، ومن الصعب أيضًا عمل تصميم أكثر جمالًا. على الرغم من أن الموصلية الحرارية لألمنيوم الصب ADC12 هي 96.7 واط / م ℃ فقط، فإن الميزة هي أن تصميم الشكل يمكن صنعه وفقًا للمتطلبات الجمالية لأي شكل تريده، وكفاءة الإنتاج عالية. لكن تكلفة تطوير القالب عالية، ووقت التطوير طويل، ولا يمكن تعديله بسهولة، ويستخدم بشكل عام في الإضاءة صغيرة الحجم، والتي لا تحتاج إلى تعديل المنتج، كما أنها تحتل سوق المبرد لفترة طويلة من سعره الرخيص نسبيًا.

 المشترين الذين لا يهتمون كثيرًا بمظهر المصابيح ويحتاجون إلى مزايا سعرية يمكنهم اختيار نمط الألمنيوم المسحوب AL6060، في حين أن المشترين الذين يحتاجون إلى جماليات أعلى للمنتج ولن يغيروا التصميم بشكل عرضي يمكن أن يكونوا أكثر تحيزًا الى نمط الألمنيوم المصبوب.

هناك العديد من مصنعي الإضاءة الكبار الذين اقترحوا فكرة مادة الألمنيوم المطلي بالبلاستيك، وهي مزيج من مزايا المادتين. يأخذ في الاعتبار الموصلية الحرارية السيئة للبلاستيك، ولكن العزل العالي، والإنتاج الضخم السهل والسعر المنخفض، وخصائص الألمنيوم المعدني التي تبدد الحرارة بشكل جيد ولكن التكلفة عالية. ومع ذلك، فإنه لم ينتشر بعد. فيما يتعلق بمواد الألمنيوم العادية المطلية بالبلاستيك، فإن تأثيرها في تبديد الحرارة لا يزال غير مثالي. بسبب الموصلية الحرارية السيئة للبلاستيك العادي، يصعب تصدير الحرارة داخل المصباح. إذا استخدمنا مادة الألمنيوم المطلية بالبلاستيك، يكون التأثير واضحًا، لكنه يأتي مع مشكلة عمليات الإنتاج المعقدة والتكاليف المرتفعة. بالنسبة للإضاءة منخفضة الطاقة (أقل من 10 وات)، يُسمح باستخدام الألمنيوم العادي المطلي بالبلاستيك نظرًا للتكلفة، ولكن بالنسبة للمصابيح التجارية عالية الطاقة، يوصى باستخدام الألومنيوم المصبوب.

ركائز

بالإضافة إلى المبرد، تعتبر الركيزة أيضًا قناة مهمة لتبديد الحرارة. الركائز الأكثر شيوعًا المتوفرة في السوق لإضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء هي النحاس والألمنيوم. تعتبر الموصلية الحرارية للركائز النحاسية أفضل من ركائز الألومنيوم، لكن السعر مرتفع نسبيًا. قبول السوق لركائز الألمنيوم أعلى، وسيختار معظم الموردين أو المصممين ركائز الألمنيوم كألواح تبديد الحرارة. فيما يتعلق بالجودة، فإنه يعتمد بشكل أساسي على سمك لوح الألمنيوم، ونطاق 0.8 مم إلى 2.0 مم شائع في السوق. كلما زادت سماكة كان تأثيرها الحراري أفضل، ويرتفع السعر بشكل طبيعي ومع ذلك، بناءً على نسبة السعر/ الأداء، فإن لوح الألمنيوم بسمك 1.0 مم له تأثير تبديد حرارة جيد نسبيًا والتكلفة المقبولة عمومًا.

هيكل تبديد الحرارة

التأثير الهيكلي الرئيسي على تبديد الحرارة هو المبرد. وبما أن بنية الركيزة في السوق تميل إلى أن تكون متشابهة إلى حد ما، فإن تأثيرها على تبديد الحرارة يمكن أن يكون ضئيلاً.

تصميم المبردات

على الرغم من أن الألومنيوم هو أفضل مادة يمكن اختيارها لتبديد حرارة المصابيح، إلا أن معظم المبردات الموجودة على ظهر المصابيح الموجودة في السوق مصنوعة من الألومنيوم المصبوب، لكن سعر الألومنيوم الخام ليس رخيصًا. إلى جانب تأثير الوباء، ارتفع سعر مادة الألمنيوم الخام خطوة بخطوة. إذا كان عليك التفكير في برنامج تحسين تبديد الحرارة الأكثر فعالية من حيث التكلفة من الألومنيوم، فيمكنك البدء بزيادة مساحة تبديد الحرارة.

المبردات في مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء مصممة بشكل عام بزعانف. سمك المبرد وزعانف الحمل الحراري لها تأثير كبير على كفاءة تبديد الحرارة. فيما يتعلق بالمصابيح المؤهلة الصمام الثنائي الباعث للضوء، لا يمكن أن يكون سمك المبرد سميكًا جدًا ولا رقيقًا جدًا، ولا يمكن أن تكون المسافة بين الزعانف وكذلك السماكة كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا، وهذا لتقييم المستوى المهني لمهندس تبديد الحرارة.

من الناحية العملية، يمكن حساب منطقة تبديد الحرارة المطلوبة لمصابيح الطاقة المختلفة باستخدام صيغة الحمل الحراري للتبادل الحراري [Q = Hc * A * (Tc-Ta)]. يمكن للمصمم استخدام هذه الصيغة لتحسين محاكاة تصميم الزعنفة للعثور على أقصى مساحة لتبديد الحرارة والانتباه إلى نسبة ارتفاع الزعنفة إلى تباعد الزعنفة، ونسبة ارتفاع الزعنفة إلى سماكة الزعنفة والفرق في العرض بين القاعدة ونهاية الزعانف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن خشونة سطح الزعانف أو يمكن زيادة الزعانف الجانبية للمبرد لتحسين مساحة السطح الفعالة.

لتحسين أداء إضاءة الصمام الثنائي الباعث للضوء، من المهم تحديد الحاجة التي تم الوصول إليها والأكثر فعالية من حيث التكلفة لمواد تبديد الحرارة وتعظيم تأثير تبديد الحرارة من خلال تحسين الهيكل تحت التحكم في التكلفة ، من خلال معرفة مكونات تبديد الحرارة الرئيسية للمصباح، تأثير تبديد الحرارة للمواد المختلفة وهيكل المبرد.