Hiệu ứng tản nhiệt của buồng hơi trong đèn LED
Vấn đề chính của đèn LED công suất cao là “nhiệt”
Theo báo cáo thử nghiệm của Cree XLamp XR-E, nhiệt độ đèn LED thấp hơn có thể làm tăng tuổi thọ và quang thông của đèn LED.
Dữ liệu của chip LED 40mil (1 mm²)
Chip 1W: dòng nhiệt gần 100W/CM2
Chip 3W: dòng nhiệt gần 300W/CM2
Từ báo cáo thử nghiệm và dữ liệu ở trên, chúng ta có thể biết rằng vấn đề về nhiệt của đèn led chủ yếu là do quá nhiệt ở mật độ nhiệt cao (điểm nóng), chứ không phải là tổng lượng nhiệt.
Quá nhiệt tập trung vào điểm nóng sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ và quang thông của đèn LED.
Làm thế nào để giải quyết vấn đề nhiệt tập trung vào điểm nóng? Chúng tôi nhận thấy rằng thiết bị tản nhiệt hiệu suất cao có thể khuếch tán nhiệt nhanh chóng, nhờ đó tránh nhiệt tập trung vào các điểm nóng. Và buồng hơi là một loại bộ khuếch tán nhiệt có khả năng tản nhiệt cực nhanh. Nguyên lý làm việc của nó tương tự như ống dẫn nhiệt.
Nguyên lý hoạt động của buồng hơi
Cácbuồng hơilà buồng chân không có cấu trúc dạng cột bên trong, thường được làm bằng đồng.
Khi nhiệt được truyền từ nguồn nhiệt đến vùng bay hơi, chất lỏng làm mát trong buồng bắt đầu bay hơi sau khi được nung nóng trong môi trường chân không thấp. Lúc này, nó hấp thụ năng lượng nhiệt và giãn nở nhanh chóng, hơi lạnh trong khí nhanh chóng lấp đầy toàn bộ căn phòng. Khi khí làm việc tiếp xúc với vùng tương đối lạnh sẽ ngưng tụ. Nhiệt tích lũy trong quá trình bay hơi được giải phóng do hiện tượng ngưng tụ và chất lỏng làm mát ngưng tụ sẽ quay trở lại nguồn nhiệt bay hơi thông qua kênh mao dẫn của cấu trúc vi mô và hoạt động này sẽ được lặp lại trong buồng.
Theo nguyên lý làm việc của buồng hơi ta biết rằng:
1. Buồng hơi là một sản phẩm dẫn nhiệt hai chiều, về mặt lý thuyết có thể dẫn một lượng nhiệt lớn trong một tấm phẳng hai chiều.
2. Buồng hơi có thể được sử dụng cho các mô-đun chiếu sáng.
A: Cấu trúc hình học đơn giản - các hình dạng hình học nói chung là hình vuông và hình tròn
B: Bề mặt không dễ bị biến dạng - buồng hơi có dung sai lên tới 0,2 mm.
C: Khi tản nhiệt đủ, sẽ có ít chênh lệch nhiệt độ hơn - khi tản nhiệt tản nhiệt, sự thay đổi nhiệt độ sẽ rất nhỏ.
D: Buồng hơi chỉ có thể giải quyết vấn đề truyền nhiệt vì tốc độ truyền nhiệt của nó rất nhanh nhưng vẫn cần thêm một bộ tản nhiệt bằng nhôm để đạt được hiệu quả tản nhiệt.
Thí nghiệm tương phản
Thử nghiệm 1-Đặt đèn LED trên tản nhiệt bằng nhôm, chiếu sáng trong 10 phút rồi thổi bằng quạt DC trong 5 phút.
(Tản nhiệt nhôm)
Thử nghiệm 2-Đặt đèn LED trên buồng hơi và tản nhiệt bằng nhôm, chiếu sáng trong 10 phút rồi thổi bằng quạt DC trong 5 phút.
(Khoang hơi trên tản nhiệt nhôm)
ĐÈN LED 12W
Thí nghiệm hồng ngoại 1 kết quả (chỉ dùng tản nhiệt nhôm)
1-1 : 58 độ ,1-2 : 29 độ ,1-3 : 28,2 độ
Kết quả thí nghiệm hồng ngoại 2 (buồng hơi + tản nhiệt bằng nhôm)
2-1 : 55,2 độ ,2-2 : 31,2 độ ,2-3 : 29,2 độ
Tóm tắt thí nghiệm:
Nhiệt độ bề mặt của thí nghiệm 2 thấp hơn thí nghiệm 1 3 độ.
Buồng hơi tăng cường hiệu ứng truyền nhiệt của đèn LED.
Khả năng chịu nhiệt 10W
Thí nghiệm hồng ngoại 1 kết quả (chỉ dùng tản nhiệt nhôm)
1-1 : 80,4 độ 1-2 : 57,6 độ 1-3 : 55,5 độ
Kết quả thí nghiệm hồng ngoại 2 (buồng hơi + tản nhiệt bằng nhôm)
2-1 : 67,1 độ 2-2 : 57,6 độ 2-3 : 56,2 độ
Tóm tắt thí nghiệm:
Nhiệt độ bề mặt của chip trong thí nghiệm 2 thấp hơn nhiệt độ trong thí nghiệm 1 13,3 độ . Buồng hơi đã tăng cường khả năng dẫn nhiệt của chip và giảm khả năng chịu nhiệt.
Khả năng chịu nhiệt tức thời 10W
Thí nghiệm hồng ngoại 1 kết quả (chỉ dùng tản nhiệt nhôm)
{{0}}: 29,5 độ 1-2 :30,0 độ 1-3 : 30,1 độ
Kết quả thí nghiệm hồng ngoại 2 (buồng hơi + tản nhiệt bằng nhôm)
2-1 : 31,5 độ 2-2 :32,2 độ 2-3 : 32,2 độ
Tóm tắt thí nghiệm:
Thí nghiệm 2 sử dụng buồng hơi tốt hơn đáng kể so với thí nghiệm 1 về nhiệt độ chip và duy trì mức thay đổi nhiệt độ ở mức 13-15oC khi làm việc ở 1-10 phút. Điều này có nghĩa là việc sử dụng buồng hơi có thể làm giảm điện trở nhiệt giữa chip và tản nhiệt, có thể làm giảm nhiệt độ của điểm nối nhiệt độ trong cùng điều kiện bật nguồn.
Kết luận thực nghiệm: buồng hơi tăng cường khả năng dẫn nhiệt của chip và giảm khả năng chịu nhiệt
Làm thế nào để áp dụng buồng hơi trên đèn LED công suất cao?
Giải pháp A: Nhiều chip LED được niêm phong trực tiếp và gắn trên buồng hơi
Thí nghiệm so sánh đèn LED công suất cao (đa chip 50W hàn trực tiếp vào buồng hơi) và (đa chip 50W hàn trực tiếp vào bảng đồng)
(Đa chip 50W được hàn trực tiếp vào buồng hơi)
(Đa chip 50W được hàn trực tiếp vào bảng đồng)
Số liệu thực nghiệm
(kênh 0~3: nhiệt độ chip kênh 4~5: nhiệt độ tản nhiệt)
Nhiệt độ chip của buồng hơi thấp hơn 30 độ so với bảng đồng
Buồng hơi có thể làm cho nhiệt độ của đèn LED thấp hơn. Khi sử dụng cùng một tản nhiệt để tản nhiệt, có sự chênh lệch nhiệt độ khoảng 30 độ.
Buồng hơi có thể đảm bảo nhiệt độ của từng con chip trên bo mạch là như nhau. Nếu tấm đồng được sử dụng để tản nhiệt, nhiệt độ của chip trung tâm sẽ cao hơn nhiều so với các nhiệt độ xung quanh, điều này sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của chip.
Ưu điểm của việc hàn chip LED trực tiếp lên buồng hơi:
1. Giảm nhiệt độ tiếp giáp của chip và kéo dài tuổi thọ của chip
2. Có thể làm cho chip tập trung hơn, điều này tốt hơn cho thiết kế tổng thể của đèn
3. Tạo khả năng đóng gói nhiều chip công suất cao
Giải pháp B: In PCB lên buồng hơi và lắp đèn LED vào buồng hơi bằng SMT (Surface Mount Technology).
Nguyên mẫu của dòng chip Cree XRE ứng dụng trên buồng hơi
Sử dụng SMT, số liệu thử nghiệm tản nhiệt giữa buồng hơi và tấm nhôm
Buồng hơi có khả năng tản nhiệt đồng đều hơn và dẫn nhiệt nhanh hơn.
Mẫu hai bài kiểm tra, chúng tôi biết rằng:
Buồng hơi có thể chịu được nhiệt độ 170 độ
Buồng hơi không có giới hạn về hình dạng
Sự tản nhiệt của buồng hơi thông qua các lỗ mao dẫn
Độ dày của buồng hơi ít nhất 3MM
MBTF buồng hơi vượt quá 86,400 giờ.
Buồng hơi có thể chịu được hơn 200 cú sốc nhiệt từ -40 độ đến 110 độ
Chú phổ biến: Kiểm tra hiệu suất và kiến thức cơ bản của Vapor Chamber, Trung Quốc, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, mẫu tùy chỉnh, miễn phí, sản xuất tại Trung Quốc
