كل ما تحتاج لمعرفته حول مشتت الحرارة LED

المقدمة

تُعد مصابيح LED عمليةً نوعًا ما، إذ لا تُصدر حرارةً على شكل أشعة تحت حمراء. لذا، يُمكن وضعها في المناطق التي تُسبب فيها الأشعة تحت الحمراء ضررًا.

 لكن من المهم الانتباه إلى أن مصابيح LED تُنتج حرارة داخلية، ويجب معالجة هذه الحرارة غير المرغوب فيها. وهذا ما يُؤدي إلى تشتت حرارة مصابيح LED.

تعتبر مشتتات الحرارة الخاصة بمصابيح LED من المعدات الأساسية لصناعة مصابيح LED للمساعدة في الحد من حرارة المعدات.

 في هذه المقالة، نقدم لك معلومات واسعة عن مصابيح LED ومبددات الحرارة الخاصة بها، وكيفية إنتاجها وكيف يمكنك الحصول على أفضل النتائج منها لتحقيق أقصى قدر من الرضا.

 اقرأ كل ما يتعلق بمبددات الحرارة LED.

ما هو الصمام بالوعة الحرارة?

إن الجهاز المسؤول عن امتصاص الحرارة الداخلية التي يولدها ضوء LED وتوزيع الحرارة الممتصة في الغلاف الجوي هو حوض الحرارة LED.

 يُركز مُشتت حرارة LED على تبريد مصباح LED أو الحفاظ على حرارته، وهو معيار أساسي لتشغيله وعمره الافتراضي. وهذا بدوره يجعل مُشتتات حرارة LED بالغة الأهمية.

 هناك مراحل مختلفة لإنتاج المشتت الحراري LED باستخدام مواد أخرى (مناقشتها بالتفصيل أدناه).

لماذا تحتاج مصابيح LED إلى مشتت حراري؟

يؤدي ضعف كفاءة أشباه الموصلات في مصابيح LED لتوليد الطاقة إلى فقدان ما بين 70% و95% من الطاقة المُدخلة على شكل حرارة. ومع كل هذه الحرارة المُولّدة، من الضروري تقليلها أو إخراجها لخفض درجة الحرارة الداخلية لمصابيح LED.

 كما ذكرنا سابقًا، قد يؤدي ارتفاع درجة حرارة مصباح LED باستمرار إلى تلفه نتيجة ارتفاع درجة حرارته الداخلية. فإذا ارتفعت درجة حرارة الوصلة، ينخفض ​​سطوع المصباح ويقصر عمره الافتراضي. عند ارتفاع درجة حرارة مصباح LED، قد لا يتوقف عن العمل مرة واحدة، بل ينخفض ​​سطوعه. مع ذلك، قد يتوقف عن العمل أحيانًا.

أدت كل هذه السيناريوهات إلى ظهور مشتت حرارة LED وأهميته الكبيرة. يجب نقل الحرارة الناتجة عن LED إلى الخارج وتبريدها، ويقوم مشتت حرارة LED الجيد بذلك بكفاءة عالية بثلاث طرق مختلفة.

● الإشعاع

● التوصيل، و

● الحمل الحراري.

كيف صنعت؟

أكثر الطرق استخدامًا في تصنيع مشتتات حرارة مصابيح LED هي طرق التشكيل بالطرق، والصب بالقالب، والختم، والبثق. كما تُستخدم العديد من الأنظمة الأخرى، والتي سيتم شرحها بالتفصيل أدناه:

صب المعادن

في صناعة مشتتات حرارة مصابيح LED بتقنية الصب، يُملأ قالب معدني بمادة منصهرة (الألومنيوم) ويُثبّت في مكانه بالضغط الهيدروليكي. وبناءً على شكل وحجم القالب (الذي قد يختلف اختلافًا كبيرًا)، تُصنع مشتتات حرارة مختلفة لمصابيح LED لتطبيقات متنوعة. ينتج عن هذه الطريقة أسطح خشنة الملمس.

الطريقة المثالية للإنتاج الضخم لأنها فعالة من حيث التكلفة والكفاءة.

 تزوير

تتضمن هذه العملية ضغط معدن في قالب محدد حتى يكتسب شكل القالب. يُشار إليها أحيانًا بالتشكيل البارد نظرًا لتصنيعها في درجة حرارة الغرفة.

 تُنتج هذه الطريقة مُشتتًا حراريًا ذا قدرة توصيل حراري عالية جدًا، أفضل بنسبة تصل إلى 80% من طريقة الصب بالقالب. ومن مزاياه الأخرى جودة السطح وقوة التحمل الميكانيكية.

 مصنع إنتاج القطاعات

تعتمد طريقة البثق على دفع مادة الألومنيوم داخل فتحة لتشكيلها. ويتم الحصول على أحجام مختلفة من مشتتات حرارة مصابيح LED عن طريق قص الجزء المشكل إلى الحجم المطلوب.

 تتميز هذه الطريقة بتبريد أفضل، مقارنةً بطريقة التشكيل. تتميز بموصلية حرارية ممتازة، إذ لا تتشكل مسام على سطح القطعة بعد الإنتاج، مما قد يؤثر عليها.

بالقطع

هذه الطريقة قليلة الفائدة في صناعة أحواض LED نظرًا لاستهلاكها غير الفعال للمواد المستخدمة. تتضمن استخدام منشار دائري لقطع كتلة معدنية.

 تتميز عملية الإنتاج بانخفاض مقاومتها للحرارة، مما يجعل القطعة موصلة حرارياً بشكل كبير. كما أن مدة الإنتاج للدفعات الصغيرة قصيرة.

 ختم

في عملية الختم، يتم وضع المعدن المراد استخدامه في قالب ويتم تشكيله بأحجام وأشكال وهندسة مختلفة باستخدام تقنيات تشغيل المعادن الأخرى مثل الضغط أو التقطيع أو النقش أو التشكيل أو اللكم أو الانحناء.

 إنها اقتصادية ومثالية لإنتاج كميات كبيرة من الأسماك بالحجم الكامل. الإجراء النموذجي لإدخال الزعانف وصنع زعانف الأوتاد.

 تعرية

تتضمن هذه الطريقة قصّ أو تقشير مادة (أو شريط) باستمرار. تُوضع المادة عادةً على حلقة دوارة صلبة.

يتم التحكم في شكل وسمك الشريط عن طريق تطبيق قوة شد على الرقاقة أو الشريط الناشئ.

 الربط

لإنتاج مشتتات حرارية لمصابيح LED باستخدام طريقة الربط، يُستخدم عامل ربط مثل اللحام لإنشاء مشتتات حرارية ذات أخاديد ناتجة عن مجموعة من الزعانف عالية الكثافة. وتكون هذه الزعانف على شكل صفائح ذات كثافة عالية لزيادة معدل توصيل الحرارة.

 يمكن استخدام طرق الترابط مع مجموعة واسعة من المواد. يمكن استخدام الصب بالقالب، أو التصنيع الآلي، أو البثق لصنع قواعد الأخدود. كما يمكن استخدام الختم أو البثق لزعانف الصفائح.

ما هي المواد التي يمكن استخدامها في المبدد الحراري LED؟

يتم استخدام مادتين أساسيتين في عمليات تصنيع المشتتات الحرارية وهما النحاس والألومنيوم.

 على الرغم من أن الغرض الرئيسي من استخدام المشتت الحراري هو توصيل الحرارة، وأن النحاس يتميز بمعدل توصيل حراري مرتفع جدًا، إلا أن الألومنيوم هو الخيار الأمثل. ويرجع ذلك إلى أن معدل التوصيل الحراري للألومنيوم، وإن كان منخفضًا، إلا أنه متوسط. كما يتميز الألومنيوم بمقاومة عالية للتآكل، وهو مثالي لإنتاج كميات كبيرة باستخدام الطرق القياسية، وهو اقتصادي.

 كما يمكن دمج إنتاج الألمنيوم مع مواد أخرى لزيادة فعالية مشتت الحرارة لمصابيح LED. يمكن إضافة النحاس لزيادة توصيل ومتانة مشتت الحرارة. ويمكن إضافة المغنيسيوم لزيادة قوة الشد، والسيليكون لزيادة السيولة أثناء الإنتاج.

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ أحيانًا لخصائصه المقاومة للتآكل وجماله. ولكنه أقل توصيلًا للحرارة مقارنةً بالنحاس أو الألومنيوم.

 السيراميك مادة مستخدمة أيضًا. وبفضل توصيله الحراري المعتدل، يُستخدم السيراميك لرخص ثمنه وثباته العازل. إلا أن السيراميك يميل إلى الكسر بسرعة أكبر نظرًا لهشاشته.

MCPCBs: كيف يساعد المشتت الحراري LED؟

تُستخدم لوحة الدائرة المطبوعة ذات النواة المعدنية، والمعروفة أيضًا باسم MCPCBs أو لوحات PCB ذات النواة المعدنية، بشكل أساسي في الدائرة لإبعاد أو تبديد الحرارة الناتجة عن المكونات.

 عادةً ما تُركَّب مصابيح LED على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، مما يُنتج حرارة عالية قد تُسبِّب تلفًا. لذا، يُستخدَم قلب معدني لحل هذه المشكلة.

 تحتوي قواطع الدوائر المتكاملة متعددة المراحل (MCPCBs) على مادة ألومنيوم في قاعدتها. يساعد هذا المعدن على نقل الحرارة الناتجة عن اللوحة في الدائرة إلى مكونات أقل عرضة للتلف، أي إلى مشتت حراري لتبريدها. تُعد قواطع الدوائر المتكاملة متعددة المراحل مفيدة جدًا في إدارة الحرارة في الدائرة.

تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية أساسية، خاصةً في الأجهزة التي تُولّد حرارةً عالية، إذ تُسهّل عملية التبريد نظرًا لعدم كفاية المراوح المُركّبة لتوفير تبريد كافٍ. كما يُمكن للنواة المعدنية توصيل الحرارة بكفاءة (لأنها معدن) إلى قسم بارد.

 أجزاء لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية هي الطبقة العازلة، وطبقة الدائرة، وطبقة النواة المعدنية، وطبقة النحاس، وقناع اللحام.

حاسبة المشتت الحراري LED

الصيغة القياسية لحساب المشتت الحراري موجودة أدناه.

 θs = (Tj-Ta) — θjc — θb

          Pd

 θs = المقاومة الحرارية للمشتت الحراري

θjc = المقاومة الحرارية بين علبة LED والمغسلة (المقاومة الحرارية لوحدة LED COB).

Tj = أقصى درجة حرارة للوصلة.

Ta = درجة حرارة الهواء المحيط حول حوض الحرارة LED.

Pd = الطاقة الموزعة من وحدة LED.

 ستوفر لك الصيغة أو الحساب أعلاه قيمة تمكنك من تحديد المشتت الحراري المناسب.

غلاف المبدد الحراري LED

يوفر الغلاف المناسب لمشتت حرارة مصابيح LED قناةً لتجميع المكونات المختلفة. وهو متوفر بأشكال وأحجام متنوعة لتناسب مصابيح LED المختلفة. كما توجد فتحة في القاعدة لتمرير الأسلاك الكهربائية والوصلات.

كيفية تركيب المبدد الحراري LED؟

لتركيب مشتت الحرارة لمصباح LED، يجب أولاً صقل وسادات المشتت الحراري لتثبيت مصباح LED بشكل صحيح. يُستخدم مقياس لحام لتخفيفه.

 تم محاذاة نقاط التلامس والوسادات بشكل صحيح ولحامها بشكل فردي. يُستخدم مقياس متعدد لضمان فعالية التوصيل.

خاتمة

بعض مصابيح LED مصممة خصيصًا لإصدار الأشعة تحت الحمراء. لكن معظمها ليس كذلك، وينتج عنها حرارة عالية.

من المهم ملاحظة أنه لزيادة عمر مصابيح LED، يجب عليك أولاً التحكم بكمية التيار المتدفق إليها. إذا أدخلت تيارًا أكبر من متوسط ​​سعتها، فسوف تتعطل فورًا. سيؤدي عدم تركيب مشتت حراري أو مشتت حراري مناسب إلى تقليل سطوعها وعمرها الافتراضي. جميعها تعمل جنبًا إلى جنب.

لتحقيق التوازن الأمثل في كفاءة مصابيح LED، يُنصح باستخدام مشتت حراري مناسب. في شركة كينفاتيك ، نحن شركة تصنيع تخدم السوق العالمية منذ أكثر من عقدين.

يضم مجلس الوزراء لدينا مهندسين يتمتعون بخبرة واسعة في إنتاج المشعات الحرارية لسنوات.

اتصل بنا الآن للحصول على مشتت الحرارة الخاص بضوء LED الخاص بك في أسرع نطاق زمني.