في الماضي عندما لا يمكن استخدام مصابيح LED إلا كمؤشرات الحالة, تبديد الحرارة من طَرد لم تكن أبدا مشكلة. لكن, في السنوات الأخيرة, تم تحسين سطوع وقوة مصابيح LED بشكل فعال, وقد بدأ استخدامها في الإضاءة الخلفية وتطبيقات الإضاءة الإلكترونية. لقد ظهرت المشكلة بهدوء. البيان أعلاه يبدو مربكا بعض الشيء. ألم يتم التأكيد اليوم على أن اختراق سطوع 1000 واط LED ينمو ضوءًا? في 2003, السيد. اشتق رولاند هايتز من شركة Lumileds Lighting قانونًا تجريبيًا للاستدلال الفني استنادًا إلى الملاحظات السابقة. بدءاً من أول LED تجاري في 1965, خلال تطوير أكثر من 30 سنين, الصمام كل تقريبا 18 أشهر يمكن مضاعفة السطوع فيها 24 شهور, وفي اليوم التالي 10 سنين, ومن المتوقع أن السطوع يمكن زيادة بنسبة 20 مرات, وسيتم تخفيض التكلفة إلى 1/10 من الموجود. وهذا أيضًا قانون الصخور التي أصبحت شائعة في السنوات الأخيرة. ويعتبر أن قانون مور في صناعة الصمام.
قانون هيتز في مجال LED
وفقا لقانون هيتز, مصابيح LED ذات سطوع 100lm/W (100 لامينات لكل واط) ظهرت في 2008; لكن, ويبدو أن التطوير الفعلي أكثر تقدما من القانون. في يونيو 2006, نيشيا للصناعات الكيماوية (نيتشيا ) بدأت في تقديم عينات هندسية تصل إلى 100lm/W LED الأبيض, ومن المتوقع أن يتم طرحه رسميًا في الإنتاج الضخم بحلول نهاية العام.
يمكن القول أن قانون هيتز هو قانون مور في مجال LED. وفقا لرولاند هايتز, لقد تضاعفت كفاءة الإضاءة لمصابيح LED تقريبًا 18;24 أشهر الماضية 30 سنين. لذلك, وتشير التقديرات إلى أن القادم 10 سنين (2003) ; 2013) سوف يزيد من السطوع بنسبة 20 مرات, ولكن الثمن سيكون فقط 1/10 من التيار. لم يتم تحسين السطوع بشكل مستمر فحسب, ولكن تم أيضًا تحسين تقنية تبديد الحرارة الخاصة بـ LED. في 1992, كانت المقاومة الحرارية لمصباح LED 360 درجة مئوية / واط, ثم انخفضت إلى 125 درجة مئوية/ث, 75درجة مئوية/ث, 15درجة مئوية/ث, لقد وصلت الآن إلى النقطة التي يكون فيها كل LED هو 6°C/W～10°C/W. بكل بساطة, .في الماضي, لكل 1 وات من الطاقة الكهربائية التي تستهلكها مصابيح LED, سترتفع درجة الحرارة بمقدار 360 درجة مئوية. زيادة بمقدار 6 درجة مئوية ~ 10 درجة مئوية.
جزيئات أقل, السطوع العالي, الجزيئات المتعددة والمرتبة بكثافة هي السبب في زيادة الحرارة
منذ تم تحسين كفاءة السطوع, وتم تحسين كفاءة تبديد الحرارة, أليس أكثر تناقضا? لا ينبغي أن يكون هناك مشكلة تبديد الحرارة أكثر من ذلك? في الحقيقة, يجب أن يكون أكثر صرامة أن تفاقم مشكلة تبديد الحرارة ليس في السطوع العالي, ولكن بقوة عالية; ليس في العبوة التقليدية, ولكن في عبوات جديدة وتطبيقات جديدة.
أولاً, .في الماضي, يستخدم مؤشر LED فقط كمصباح مؤشر, تيار كل ضوء واحد (التوصيل إلى الأمام) هو في الغالب 5mA; بين 30 مللي أمبير, عادة 20 مللي أمبير, والتيار LED عالي الطاقة (ملحوظة 1), سيكون لكل واحد 330 مللي أمبير; 1يتم إرسال التيار, و “استهلاك الطاقة لكل واحد” يزيد عشر مرات, أو حتى عشرات المرات (ملحوظة 2).
ملحوظة 1: بالإضافة إلى زيادة مساحة القالب الباعث للضوء الواحد, تطبق ممارسة LED عالية الطاقة الحالية أيضًا ممارسة تعبئة القوالب المتعددة معًا. في الحقيقة, تشتمل بعض مصابيح LED ذات الضوء الأبيض على بلورات عارية من الألوان الأساسية الثلاثة للون الأحمر, أخضر, والأزرق في نفس العبوة لخلط الضوء الأبيض.
ملحوظة 2: على الرغم من الإضاءة (التوصيل إلى الأمام) الفولتية من المصابيح المختلفة مختلفة, يتم تجاهل هذا الاختلاف في الوقت الحالي.
تأثير التشتت الحراري على تبديد الحرارة لمصباح نمو LED 1000 واط
في نفس الحزمة المفردة بتيار مضاعف, سوف تتضاعف الحرارة بشكل طبيعي, وبالتالي فإن تبديد الحرارة سوف يتدهور بالطبع, ولكن للأسف, لأن الضوء الأبيض LED يستخدم كفلاش لهاتف الكاميرا, يجب استخدامها للإضاءة الصغيرة. استخدم المصابيح الكهربائية مثل مصابيح الإضاءة في جهاز العرض, سطوع عالية جدا ليست كافية, ويجب استخدام الطاقة العالية. في هذا الوقت, تبديد الحرارة يصبح مشكلة.
تستخدم طريقة تطبيق LED المذكورة أعلاه عددًا قليلاً فقط من مصابيح LED عالية الطاقة, عن 1 ل 4 ومضات, عن 1 ل 8 لمبات الإضاءة, وأكثر من 10 في جهاز العرض. لكن, استخدام الومضات أقل ومدة الإضاءة ليست طويلة. يحتوي المصباح الواحد على مساحة كافية لتبديد الحرارة من حوله, وعلى الرغم من عدم وجود مساحة لتبديد الحرارة في جهاز العرض, يمكن تركيب مروحة تبريد.
يوضح الشكل مخطط كفاءة التكميم الخارجي لمصابيح InGaN وAlInGaP LED لنوعين من المواد شبه الموصلة عند كل طول موجة ذروة (لون فاتح). على الرغم من أنه يمكن أن يكون قريبًا 40% في ظل ظروف مثالية, إذا تم أخذ كفاءة استخراج الضوء بعين الاعتبار, في الحقيقة, كلاهما 15%; 25%. ما هو أكثر من ذلك, الأجزاء الأكثر كفاءة من المادتين ليست في نطاق تقبل العين البشرية, وفقط 20% تحت النطاق. لكن, لا تزال هناك العديد من التطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا, ولكن تحتاج إلى استخدام تنمو ضوء LED في ترتيب كثيف, مثل إشارات المرور الضوئية, أضواء دوارة للحصول على المعلومات اللوحات الإعلانية, جدران التلفزيون مكونة من مجموعات LED, إلخ., نتيجة الترتيب الكثيف ليس من السهل تبديد الحرارة, which is a heat dissipation problem caused by the application. ما هو أكثر من ذلك, in the backlight of LCD TVs, 1000w LED grow light are used, but also densely arranged. In order to be short, small and light, the available heat dissipation design space on the back is more restricted, and it should not be seen if high standards are required. Use a cooling fan, because the noise of the fan will affect the taste and mood of TV watching.
What are the side effects if the heat dissipation problem is not solved?
it is good! If the heat dissipation problem is not solved, and the heat of the LED cannot be dissipated, and the working temperature of the LED rises, will there be any impact? There are two main influences on this: (1) the luminous brightness is weakened, و (2) the service life is attenuated. على سبيل المثال, when the pn junction temperature (درجة حرارة الوصلة) من الصمام هو 25 درجة مئوية (درجة حرارة العمل النموذجية), السطوع هو 100, وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى 75 درجة مئوية, يتم تقليل السطوع إلى 80, وعندما تكون درجة الحرارة 125 درجة مئوية, 60 ترك ل 175. فقط 40 يتم تركه عند درجة مئوية. بوضوح, تتناسب درجة حرارة الوصلة وسطوع الضوء عكسيا مع العلاقة الخطية. كلما ارتفعت درجة الحرارة, كلما كان سطوع LED أكثر قتامة.
تأثير درجة الحرارة على السطوع خطي, لكن التأثير على الحياة هائل. ويستند الشيء نفسه على درجة حرارة الوصلة. إذا ظلت درجة الحرارة أقل من ذلك 50 درجه مئوية, 1000يتمتع ضوء النمو LED بعمر افتراضي تقريبًا 20,000 ساعات, وفقط 75 درجه مئوية. ل 10,000 ساعات, 5,000 ساعات تبقى عند 100 درجة مئوية, 2,000 ساعات تبقى عند 125 درجة مئوية, و 1,000 ساعات تبقى عند 150 درجة مئوية. يتغير ضوء درجة الحرارة من 50 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية مرتين, ويتقلص عمر الخدمة من 20,000 ساعات ل 1/4 مرات 5,000 ساعات, وهو أمر ضار للغاية.
