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冷卻大功率 LED:主動與被動方法的四個誤區(qū)

2022-08-09
來源:laocuo1142
關(guān)鍵詞: 大功率LED 冷卻散熱

  發(fā)光二極管LED( Light Emitting Diode),作為新 ,作為新一代綠色環(huán)保 代綠色環(huán)保 型固體照明光源,它具有:

  耗電量少、光色純、全固態(tài)、質(zhì)量輕、體積小、環(huán)保等一系列的優(yōu)點

  在大功率照明中,對額定功率為 100、200 甚至 600 瓦(超過 60,000 流明)的 LED 燈具的需求正在出現(xiàn),以覆蓋廣泛的區(qū)域。更高功率的散熱器的尺寸和重量呈指數(shù)增長。結(jié)果是工具、組裝、運輸和安裝的成本上升。

  LED 發(fā)光時會有部分能量轉(zhuǎn)化為熱量,因此會使 發(fā)光時會有部分能量轉(zhuǎn)化為熱量 因此會使LED芯片溫 度升高。

  溫度對LED芯片的工作性能影響極大,高溫會導(dǎo)致芯片出射的光子減少, 色溫質(zhì)量下降,加快芯片老化,縮短器件壽命等嚴重的后果。 為保證LED正常工作,必須將其散發(fā)出來的熱量及時的散發(fā)出去。 目前大功率LED只能將約10% ?25%的輸入功率轉(zhuǎn)化為光能,而其余75% ?90%轉(zhuǎn)化為熱能,因此散熱問題非常嚴峻。

  事實證明,主動冷卻(即使用風(fēng)扇冷卻的散熱器)可以在這些高功率水平下顯著降低尺寸、重量和成本。一個 400 瓦、被動冷卻的高架固定裝置可能重 75 磅,大小相當于一個兩抽屜文件柜。主動冷卻的版本可能僅重 15 磅,不比披薩盒大。

  這顯示了一個 2.3 英寸×2.4 英寸×1.4 英寸的細間距擠壓散熱器,帶有一個 50 瓦的 Bridgelux LED 陣列。在沒有氣流的情況下,它的熱阻為 4°C/W,這意味著它只能處理大約 10 瓦。如上圖所示,加裝低速風(fēng)扇后,其熱阻僅為0.8°C/W,功率提升至50瓦以上,提升5倍?。ㄕ掌?Nutron Mfg Inc. 提供)

  “為什么有人會使用被動冷卻?”……你問。通常這是有道理的。通常它不會。

  想象一下,如果汽車行業(yè)在 1905 年說……“我們不想主動冷卻發(fā)動機(即使用散熱器和風(fēng)扇)。V-8 發(fā)動機組現(xiàn)在將是冰箱的大小。

  盡管該行業(yè)正在無情地接受功率超過 50 瓦的主動冷卻,但在許多”老派“領(lǐng)域仍然存在阻力。

  讓我們回顧一下這些人經(jīng)常重復(fù)的話題。

  1. 風(fēng)扇噪音大

  你微波爐里的那個風(fēng)扇很吵,你電腦里的風(fēng)扇甚至那個窗扇也是如此。但是,采用由 Delta、NMB、EBM-Papst 等頂級風(fēng)扇制造商制造的標準低速(低于 2000-RPM)直流滾珠軸承無刷風(fēng)扇,并在低端運行它的電壓范圍……你猜怎么著?它的聲級可以低于 16-18 分貝——在離地面 7 英尺或以上的固定裝置中,在非常安靜的房間里完全聽不見。事實上,在安靜的房間里,你很難在一米外聽到它。16 dB 遠低于最安靜熒光燈鎮(zhèn)流器的 24-dB ANSI 標準。

  2. 風(fēng)扇不穩(wěn)定

  直流無刷滾珠軸承風(fēng)扇是電子行業(yè)任何機電元件中最引人注目和最令人羨慕的領(lǐng)域之一。十多年來,數(shù)以百萬計的關(guān)鍵任務(wù)計算機為互聯(lián)網(wǎng)和無線通信系統(tǒng)提供動力,并配備使用此類風(fēng)扇的風(fēng)扇冷卻電源,24/7 全天候運行。這對它們久經(jīng)考驗的可靠性和用戶信心有何影響?

  3. LED 本身的預(yù)期壽命

  這些粉絲得到了所謂的”L10 報告“的支持。當在高溫和最高速度下使用時,此類報告可提供預(yù)期壽命。在主動冷卻 LED 燈具采用的極低速度下,預(yù)期壽命很容易超過 100,000 小時,遠大于 LED 本身的預(yù)期壽命。

  4. 風(fēng)扇浪費電力

  如上所述,冷卻 300 瓦系統(tǒng)并以低速運行的風(fēng)扇將使用低于 2 瓦的功率——不到系統(tǒng)功率的 0.75%……100 瓦系統(tǒng),不到 1 瓦。

  5. 風(fēng)扇聚塵

  事實證明,有大量真實世界的證據(jù)表明,如果您在骯臟的環(huán)境或靠近布滿灰塵的地毯地板上高速運行風(fēng)扇,風(fēng)扇葉片確實會積聚灰塵,盡管灰塵實際上并不能阻止設(shè)備工作。然而,在商業(yè)大功率環(huán)境中,情況就不同了。

  首先,風(fēng)扇 a) 始終處于相當高的高度,并且 b) 始終以非常低的速度運行。在極低空氣速度下,該系統(tǒng)與極低湍流、被動冷卻(即零空氣速度)散熱器系統(tǒng)幾乎沒有區(qū)別。結(jié)果,在許多使用主動冷卻的現(xiàn)有 LED 裝置中得到證明,并得到集塵室測試的支持,在多年使用后,任何灰塵積聚都非常少,以至于與冷卻過程無關(guān)。



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