LED-Thermokühlkörperdesign
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der LED-Materialien und der Verpackungstechnologie wird die Helligkeit von LED-Produkten kontinuierlich verbessert und LED-Anwendungen finden immer mehr Verbreitung. Die Leistung der ursprünglichen Einzelchip-LED ist nicht hoch, der Heizwert ist begrenzt und das Wärmeproblem ist nicht groß, daher ist die Verpackungsmethode relativ einfach. Allerdings hat sich in den letzten Jahren mit dem kontinuierlichen Durchbruch der LED-Materialtechnologie auch die Verpackungstechnologie von LED verändert. Die Eingangsleistung einer einzelnen LED beträgt bis zu mehr als 1 W und mit der entwickelten Technologie sogar bis zu 3 bis 5 W oder mehr.
Da die thermischen Probleme, die sich aus LED-Systemen mit hoher Helligkeit und hoher Leistung ergeben, der Schlüssel zur Beeinträchtigung der Produktfunktion sein werden, müssen wir zunächst mit dem Wärmemanagement auf Verpackungsebene beginnen, um die Wärme der LED-Komponenten schnell an die Umgebung abzugeben . Derzeit besteht die Lösung der Branche darin, den LED-Chip mit Lot oder wärmeleitendem Material mit einer Tränkplatte zu verbinden, um die thermische Impedanz des Verpackungsmoduls durch den Kühlkörper zu verringern, der auch das am weitesten verbreitete LED-Verpackungsmodul auf dem Markt ist.
Die Wärmeableitungskomponenten von LED ähneln denen einer CPU. Es handelt sich hauptsächlich um luftgekühlte Module, die aus Kühlkörper, Wärmerohr, Lüfter und thermischen Schnittstellenmaterialien bestehen. Zu den thermischen Gegenmaßnahmen gehört natürlich auch die Flüssigkeitskühlung. Bezogen auf das derzeit beliebteste großformatige LED-TV-Hintergrundbeleuchtungsmodul beträgt die Eingangsleistung der 40-Zoll- und 46-Zoll-LED-Hintergrundbeleuchtung 470 W bzw. 550 W. Bezogen auf die Umwandlung von 80 Prozent in Wärme beträgt die erforderliche Wärmeableitung etwa 360 W und 440 W.
Luftkühlung:
Luftkühlung ist die gebräuchlichste Art der Wärmeableitung und auch die kostengünstigere Möglichkeit. Im Wesentlichen besteht die Luftkühlung darin, dass ein Lüfter die vom Kühlkörper aufgenommene Wärme abführt. Das Gebrauchsmuster bietet die Vorteile eines relativ niedrigen Preises und einer bequemen Installation. Es ist jedoch stark von der Umgebung abhängig. Wenn beispielsweise die Temperatur steigt und übertaktet wird, wird die Wärmeableitungsleistung stark beeinträchtigt.
Flüssigkeitskühlung:
Die Flüssigkeitskühlung führt die Wärme der LED durch die von der Pumpe angetriebene Zwangszirkulation der Flüssigkeit ab. Im Vergleich zur Luftkühlung bietet sie die Vorteile einer leisen, stabilen Kühlung, einer geringeren Abhängigkeit von der Umgebung usw. Der Preis der Flüssigkeitskühlung ist relativ hoch und die Installation relativ mühsam. Aus Kosten- und Benutzerfreundlichkeitsgründen wird Wasser als wärmeleitende Flüssigkeit für die Wärmeableitung der Flüssigkeitskühlung üblicherweise verwendet. Daher wird der Flüssigkeitskühlkörper oft auch als wassergekühlter Kühlkörper bezeichnet.
Halbleiterkühlung:
Bei der Halbleiterkühlung wird ein spezieller Halbleiter-Kühlchip verwendet, um beim Einschalten einen Temperaturunterschied zu erzeugen. Solange die Wärme am Hochtemperaturende effektiv abgeführt werden kann, wird das Niedertemperaturende kontinuierlich gekühlt. Auf jedem Halbleiterteilchen gibt es einen Temperaturunterschied. Eine Kühlplatte besteht aus Dutzenden solcher Partikel in Reihe, sodass auf den beiden Oberflächen der Kühlplatte ein Temperaturunterschied entsteht. Durch die Verwendung dieses Temperaturdifferenzphänomens in Kombination mit Luftkühlung/Wasserkühlung zur Kühlung des Hochtemperaturendes kann ein hervorragender Wärmeableitungseffekt erzielt werden.
Die Halbleiterkühlung bietet die Vorteile einer niedrigen Kühltemperatur und einer hohen Zuverlässigkeit. Die kalte Oberflächentemperatur kann unter minus 10 Grad fallen, aber die Kosten sind zu hoch und es kann aufgrund einer zu niedrigen Temperatur zu einem Kurzschluss kommen. Darüber hinaus ist der Prozess der Herstellung von Halbleiter-Kühlchips noch nicht ausgereift und nicht weit verbreitet.
