過熱を防ぎ寿命に影響を与える高強度ランプのパッケージングと放熱設計の主な要件は何ですか?{0}

一、包装材料: 熱力学特性と長期安定性のバランス-
1. 基板の材質：プラスチックからセラミック基板への代替が一般的になってきました。
従来のプラスチック基板 (FR-4 など) の熱伝導率はわずか 0.3 ～ 0.5 W/(m・K) であり、これは、50 W を超える電力の照明では簡単にホットスポットが発生する可能性があることを意味します。窒化アルミニウム (AlN) セラミック基板の熱伝導率は 170 ～ 230 W/(m · K) と高く、酸化アルミニウム (Al 2 O3) セラミック基板の熱伝導率は 24 ～ 35 W/(m · K) と低くなります。これらの材料はどちらも熱抵抗を大幅に下げることができます。たとえば、Dinghongrun Company は、窒化アルミニウム製のセラミック基板を備えた LED チップを採用しています。 1000時間連続使用後のジャンクション温度はプラスチック基板製品より25℃低く、光劣化率は15%から5%に低下します。
2. 蛍光粉末と封入接着剤: 相互に作用して、高温耐性と光に対する安定性を実現します。
ハイパワー LED は、通常の製品よ​​りも 3 ～ 5 倍高い青色光励起強度を持っています。{0}}温度が 150 度を超えると、従来のシリコンパッケージは黄色に変色する可能性があり、光を透過する効果が低下します。現代の業界では、-60 度から 250 度までの温度に対応できる有機シリコン無機複合封止接着剤が使用されています。 200 度で 1000 時間連続使用した後でも、90% 以上の光を透過します。蛍光体の選択に関しては、量子効率減衰率が標準の YAG 蛍光体より 40% 低いため、窒化物蛍光体 (- サイアロン: Eu ² ⁺ など) が車のヘッドライトなどの高温状況に最適です。
3. 固体結晶材料: 強力な熱伝導率を備えた銀接着剤と共晶溶接技術
従来のサーマルペーストの熱抵抗は 0.1 ～ 0.3 度 ·cm²/W です。ナノ銀ペーストが硬化した後、熱抵抗は0.02度・cm2/Wまで下げることができます。ある自動車ヘッドライト メーカーは、低温共晶溶接を使用して LED チップを銅基板に直接接続しています。-これにより、接触熱抵抗が 0.5 度・cm2/W から 0.05 度・cm2/W に低下し、チップのジャンクション温度が 18 度低下します。
2、熱の放出方法: チップから外界への低インピーダンス導管-
1. 熱吸収ライニングプレート: 微細構造強化横方向熱伝導率
熱吸収ライニング プレートは、高い平面度と高い横方向熱伝達率の両方を備えていなければなりません。{0}}フライス盤は、表面粗さ Ra 0.8 μm 以下のアルミニウム合金熱吸収ライナー プレートを加工しました。-。 LEDチップとの接触熱抵抗は0.01度・cm2/W以下に抑えることが可能です。産業用照明を製造するある会社は、熱を吸収するライニング プレートの内側にマイクロチャネル構造を作成しました。-生体模倣蓮の葉の表面処理により、冷却剤の流れが 30% 容易になり、熱放散が 25% 向上しました。
2. 放熱フィン：自然を模倣し、空気の流れを改善するデザイン
自然対流がある場合、従来の平行フィンは熱をあまり放散しません。一方、生体模倣サメ皮構造フィンは、熱境界層の厚さを 40% 削減できます。屋外ディスプレイを製造するある会社は、台形のフィン設計を使用し、フィン間の間隔を 5 mm から 3 mm に変更しました。風速2m/sの場合、放熱面積は22%増加し、熱抵抗は18%低下します。ヒートパイプ技術は、狭いスペースで使用するための重要なソリューションとなっています。あるプロジェクターメーカーでは熱伝導率5000W/(m・K)の焼結ヒートパイプを使用しています。これは純銅よりも 1000 倍以上優れています。
3. 全体構造: モジュラー設計と一体型ダイカスト-
統合されたアルミニウム合金ダイカスト プロセスにより、一般的な組み立てシステムでの接触によって生じる熱抵抗を排除できます。{0}}ある街路灯メーカーは、AA1070 アルミニウム合金一体型ダイカスト法を使用して、光源室、電気室、放熱シェルを組み合わせています。{3}}これにより、システムの熱抵抗が 1.2 度 /W から 0.8 度 /W に低下します。高出力モジュールでは、モジュール設計がトレンドになっています。-自動車のヘッドライトを製造しているある会社では、300W LED モジュールを 3 つの 100W サブモジュールに分割しています。各サブモジュールには独自の放熱チャネルがあり、最大ジャンクション温度を 150 度から 120 度に下げます。
3、システムの信頼性: 複数の物理フィールドの接続性のチェック
1. 熱機械結合解析: 材料の破壊を阻止する
-40 ℃から 125 ℃までの温度サイクル テスト中に、さまざまな材料の熱膨張係数 (CTE) が一致しない場合、はんだ接合部の疲労が発生する可能性があります。航空照明を製造するある会社は、PCB のアーキテクチャを改善するために有限要素解析 (FEA) を採用しました。これにより、銅箔とセラミック基板の CTE の差が 15ppm/度から 5ppm/度に減少し、はんだ接合部の寿命が 2000 サイクルから 10000 サイクルに延長されました。
2. 熱光結合試験: 色温度の変化と光損失の管理
ハイパワー LED の色温度ドリフトは、ジャンクション温度に正比例します。{0}特定のディスプレイ スクリーン メーカーが熱光学結合用のテスト プラットフォームをセットアップしたところ、接合部温度が 85 度から 125 度に上昇したときに色温度ドリフトが 200K から 500K に上昇することがわかりました。蛍光体コーティングの方法を改善することで、色温度のドリフトを±100K以内に抑えました。
3. 長期加速老化: LM-80 および TM-21 規格を使用
LM-80 試験規格では、ランプは 55 度、85 度、105 度の 3 つの異なる温度で 6000 時間連続点灯しなければならないと規定されています。次に、TM-21 アルゴリズムを使用して、どれくらい持続するかを計算します。ある産業用照明会社のテスト データでは、同社のセラミック基板ランプが 105 度で 70% まで減衰するのに 8000 時間かかることが示されています。これは業界の標準である 50,000 時間よりもはるかに長いです。
4. 業界における最も重要な技術トレンド
液体金属を使用した放熱: ガリウム-ベースの液体金属の熱伝導率は 30W/(m・K) で、これは水の 60 倍です。レーザープロジェクターを製造している会社は、液体金属マイクロチャネルを使用して、3000W 光源のジャンクション温度を 80 度未満に冷却しています。
グラフェン放熱用フィルム: 単層グラフェンの熱伝導率は 5300W/(m・K) です。-携帯電話のフラッシュを製造しているある会社は、LED バックプレートにグラフェン コーティングを施し、熱の拡散速度を 3 倍に高めました。
相変化材料 (PCM): 屋外照明会社は、放熱フィンの間にパラフィン ベースの PCM を配置しています。{0}日中は熱を吸収して溶け、夜になると熱を放出して固まる素材です。これにより、日中のジャンクション温度の変化範囲が 15 度減少します。