LEDライトにヒートシンクが必要なのはなぜですか？
光-発光ダイオード（LED）は、電気エネルギーを光エネルギーに変換する半導体デバイスですが、電気エネルギーの一部は熱エネルギーに変換されます。 熱エネルギーがLEDライトビーズからPCBボードに伝達される温度は接合部温度と呼ばれ、光の減衰またはLEDの寿命はその接合部温度に直接関係します。 放熱性が悪いと接合部温度が高くなり寿命が短くなります。 したがって、熱エネルギーをできるだけ早くエクスポートすることによってのみ、LEDライトの温度を効果的に下げることができます。 電源は、持続的な高温-環境での動作から保護し、-長期間の高温作業によるLED光源の早期老化を回避できます。
どのようにLEDランプは熱を減らすのですか？
通常の状態では、熱伝達には、伝導、対流、および放射の3つの方法があります。 伝導とは、直接接触している物体間の熱が、温度の高い物体から温度の低い物体に伝達されることを意味します。 対流は熱を流体の流れを利用して伝達しますが、輻射は媒体を必要とせず、加熱対象物は周囲の空間に直接熱を放出します。
実際のアプリケーションでは、高-出力LED照明器具の熱放散の主な対策はヒートシンクを使用することです。 ヒートシンクは、チップ表面との正確な接触を通じて、チップの熱をヒートシンクに伝達します。 ヒートシンクは通常、多くのフィンを備えた熱伝導体です。 その完全に拡張された表面は熱放射を大幅に増加させ、循環する空気はより多くの熱エネルギーを奪うこともできます。
回路計算における最も基本的なオームの法則と同様に、熱放散の計算には最も基本的な式があります
温度差=熱抵抗*消費電力
ヒートシンクの場合、ヒートシンクと周囲の空気との間の熱放出の抵抗が熱抵抗になり、ヒートシンクと空間の間の熱流の大きさは、チップの消費電力で表されます。 このように、ヒートシンクから空気に熱流が流れるときの熱抵抗により、抵抗を流れる電流が電圧を発生するのと同じように、ヒートシンクと空気の間に一定の温度差が発生します。 同様に、ヒートシンクとチップ表面の間には一定の熱抵抗があります。 熱抵抗の単位は度/Wです。 機械的なサイズの考慮事項に加えてヒートシンクを選択する場合、最も重要なパラメータはヒートシンクの熱抵抗です。 熱抵抗が小さいほど、ラジエーターの放熱能力は高くなります。
以下は、回路設計における熱抵抗の計算例です。
設計要件：
チップパワー18.4w
チップ表面温度の最高温度は85度を超えることはできません
周囲温度（最高）45度
ヒートシンクとチップ間の熱抵抗は0.1度/Wです。
必要なラジエーターの熱抵抗Rを計算します
（Rプラス0 .1）* 18w =85度-45度、R=2度/Wを取得
選択したヒートシンクの熱抵抗が2度/W未満の場合にのみ、チップ接合部の温度が85度を超えないようにすることができます。 もちろん、設備による精密な計算を実現することは、私たちのやり方でもあり、より専門的です。
どんな種類のヒートシンク？
ヒートシンクからヒートシンクの外観まで熱をすばやく伝導することに加えて、ヒートシンクの主な目的は、対流と放射によって環境に熱を放射することです。 熱伝導は熱伝達の方法のみを扱い、熱対流はヒートシンクの主な機能です。 ヒートシンクの機能は、主に熱放散領域、形状、および自然対流強度の能力によって影響を受けます。 熱放射は補助機能にすぎません。 LEDは高熱で動作するため、熱伝導率の高いアルミニウム合金を使用する必要があります。 一般に、スタンピングアルミニウムヒートシンク、押し出しアルミニウムヒートシンク、ダイ-鋳造アルミニウムヒートシンク、冷間または熱鍛造アルミニウムヒートシンクがあります。
アルミヒートシンクのスタンピング
製造工程では、金属フィンにスタンプを押してからベースに溶接します。 これらは、低電力の照明アプリケーションで一般的に使用されます。 刻印されたラジエーターには、生産の自動化が容易で低コストであるという利点があります。 しかし、最大の欠点はパフォーマンスの低下です。押し出しアルミニウム製ヒートシンク
ほとんどのヒートシンクは押し出しアルミニウムでできており、このプロセスはほとんどのアプリケーションに役立ちます。 安価で仕様も簡単に指定できます。 押し出しラジエーターの主な欠点は、サイズが押し出しの最大幅によって制限されることです。ダイ-鋳造アルミニウムヒートシンク
これは現在最も一般的な選択肢であり、熱伝導率は70 - 90W / mK、高い熱効率、さまざまな形状、簡単な機械化と自動化を備えています。 ダイキャストアルミニウムヒートシンクは、より厚いフィンに限定されているため、自然対流アプリケーションに最適です。冷間または熱鍛造アルミニウムヒートシンク
鍛造ラジエーターは、アルミニウムまたは銅を圧縮して作られ、多くの用途があります。 ラジエーターは冷間鍛造または熱間鍛造することができます。 これらの製品は、優れた熱伝導率、多くの材料の選択肢、優れた放熱構造、小型、軽量を備えています。 ただし、製造には費用がかかります。
BW照明メーカー用ヒートシンク
ラジエーターの選択は、製品の各部分の性能の特定の状況によって異なります。 私たちが最もよく使用するのは、LED街路灯、LEDエリアライト、ハイベイLEDライト、投光照明、ウォールパック器具用のダイ-キャストアルミニウムヒートシンクです。 一部のソーラーライト製品はダイ-鋳造アルミニウムを使用し、一部は押し出しアルミニウムラジエーターを使用しています。 LEDスタジアムライトは、比較的高い電力と高い熱放散要件を備えているため、冷間-鍛造アルミニウムヒートシンクが選択されています。
