H系列超大功率工礦燈散熱套件技術(shù)特點(diǎn)
如何解決大功率LED照明燈具的散熱問(wèn)題,是超頻三H系列大功率工礦燈的主要研究?jī)?nèi)容方向。深圳市超頻三科技有限公司將全面整合自身已申請(qǐng)的多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利作為技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái),同時(shí)結(jié)合自身在散熱行業(yè)以及LED燈具行業(yè)的多年操作經(jīng)驗(yàn)以及將會(huì)持續(xù)不斷地進(jìn)行新技術(shù)研發(fā),對(duì)大功率LED燈具散熱進(jìn)行全面攻堅(jiān)。
超頻三將在大功率LED燈具散熱產(chǎn)品上,全面應(yīng)用HDT熱管直接接觸工藝、扣FIN工藝以及插齒工藝幾項(xiàng)自身?yè)碛械膰?guó)家發(fā)明專(zhuān)利。幾項(xiàng)專(zhuān)利,具體內(nèi)容如下:
超頻三專(zhuān)利HDT熱管直接接觸工藝,是通過(guò)沖床配合專(zhuān)用模具在外界近60噸壓力之下將熱管與(銅或鋁)金屬底座通合為一體,使熱管直接與熱源接觸,有效降低熱阻,進(jìn)一步提高整體導(dǎo)熱效率。相比傳統(tǒng)的回流焊接工藝,HDT工藝大幅降低了生產(chǎn)制造難度提升了生產(chǎn)效率,并最大限度降低了因焊接過(guò)程中含有雜質(zhì)而造成的性能表現(xiàn)不穩(wěn)定情況。同時(shí)由于專(zhuān)利HDT熱管直接接觸工藝,是將熱管直接與發(fā)熱源進(jìn)行接觸從而將熱阻降到了最低,最大限度的發(fā)揮了熱管高速傳導(dǎo)熱量的特性,是散熱器整體散熱性能上升到了一個(gè)全新高度。
*熱管,又稱(chēng)“熱之超導(dǎo)體”,屬于一種傳熱元件,它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì),通過(guò)在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來(lái)傳遞熱量。熱管具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn),并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)熱能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力,相比是常見(jiàn)導(dǎo)熱材料——銅,熱管的導(dǎo)熱能力是其上百倍。
扣FIN工藝:鰭片與鰭片之間靠特殊結(jié)構(gòu)連接,在模具沖壓階段鰭片之間就可牢固結(jié)合為一個(gè)整體;與傳統(tǒng)單片加工相比,扣FIN工藝在生產(chǎn)效率與質(zhì)量上得到大幅度提高,此外對(duì)于成品外觀整齊度、整體牢固度、散熱性能表現(xiàn)、噪音效果也提供了較大改進(jìn)。
插齒工藝是大膽改進(jìn)傳統(tǒng)的銅鋁(鋁鋁)結(jié)合技術(shù)。先將銅(鋁)板刨出細(xì)槽,然后插入鋁片,其利用60噸以上的壓力,把鋁片結(jié)合在銅(鋁)制的基座中,并且鋁和銅(鋁)之間沒(méi)有使用任何介質(zhì),從微觀上看鋁和銅(鋁)的原子在某種程度上相互連接,從而徹底避免了傳統(tǒng)的銅(鋁)鋁結(jié)合產(chǎn)生介面熱阻的弊端,大大提高了產(chǎn)品的熱傳到能力,并且可以生產(chǎn)銅片插鋁座、銅片插銅座、鋁片插鋁座等各種工藝產(chǎn)品,來(lái)滿(mǎn)足不同的散熱熱需求。插齒技術(shù)無(wú)需電鍍鰭片以及采用回流焊接工藝,成品外觀更加美觀同時(shí)節(jié)約成本又起到環(huán)保效果。
超頻三H系列大功率工礦燈,在技術(shù)指標(biāo)方面達(dá)到了一下幾點(diǎn):
1、 結(jié)溫≤75℃;
LED的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)半導(dǎo)體的P—N結(jié)。實(shí)驗(yàn)指出,當(dāng)電流流過(guò)LED元件時(shí),P—N結(jié)的溫度將上升,嚴(yán)格意義上說(shuō),就把P—N結(jié)區(qū)的溫度定義為LED的結(jié)溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結(jié)溫。
LED 結(jié)溫的產(chǎn)生是由于五個(gè)因素所引起的。
A、 元件不良的電極結(jié)構(gòu),視窗層襯底或結(jié)區(qū)的材料以及導(dǎo)電銀膠等均存在一定的電阻值,這些電阻相互壘加,構(gòu)成LED元件的串聯(lián)電阻。當(dāng)電流流過(guò)P—N結(jié)時(shí),同時(shí)也會(huì)流過(guò)這些電阻,從而產(chǎn)生焦耳熱,引致芯片溫度或結(jié)溫的升高;
B、 由于P—N結(jié)不可能極端完美,元件的注入效率不會(huì)達(dá)到100%,也即是說(shuō),在LED工作時(shí)除P區(qū)向N區(qū)注入電荷(空穴)外,N區(qū)也會(huì)向P區(qū)注入電荷(電子),一般情況下,后一類(lèi)的電荷注人不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng),而以發(fā)熱的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入電荷,也不會(huì)全部變成光,有一部分與結(jié)區(qū)的雜質(zhì)或缺陷相結(jié)合,最終也會(huì)變成熱;
C、 實(shí)踐證明,出光效率的限制是導(dǎo)致LED結(jié)溫升高的主要原因。目前,先進(jìn)的材料生產(chǎn)與元件制造工藝已能使LED極大多數(shù)輸入電能轉(zhuǎn)換成光輻射能,然而由于LED芯片材料與周?chē)橘|(zhì)相比,具有大得多的折射系數(shù),致使芯片內(nèi)部產(chǎn)生的極大部分光子(>90%)無(wú)法順利地溢出介面,而在芯片與介質(zhì)介面產(chǎn)生全反射,返回芯片內(nèi)部并通過(guò)多次內(nèi)部反射最終被芯片材料或襯底吸收,并以晶格振動(dòng)的形式變成熱,促使結(jié)溫升高;
D、 顯然,LED元件的熱散失能力是決定結(jié)溫高低的又一個(gè)關(guān)鍵條件。散熱能力強(qiáng)時(shí),結(jié)溫下降,反之,散熱能力差時(shí)結(jié)溫將上升。由于環(huán)氧膠是低熱導(dǎo)材料,因此P—N結(jié)處產(chǎn)生的熱量很難通過(guò)透明環(huán)氧向上散發(fā)到環(huán)境中去,大部分熱量通過(guò)襯底、銀漿、管殼、環(huán)氧粘接層, PCB與熱沉向下發(fā)散。顯然,相關(guān)材料的導(dǎo)熱能力將直接影響元件的熱散失效率。一個(gè)普通型的LED,從P—N結(jié)區(qū)到環(huán)境溫度的總熱阻在300到600℃/w之間,對(duì)于一個(gè)具有良好結(jié)構(gòu)的功率型LED元件,其總熱阻約為15到30℃ /W。巨大的熱阻差異表明普通型LED元件只能在很小的輸入功率條件下,才能正常地工作,而功率型元件的耗散功率可大到瓦級(jí)甚至更高。
LED 的光衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān),散熱不好結(jié)溫就高,壽命就短,依照阿雷紐斯法則溫度每降低10℃壽命會(huì)延長(zhǎng)2倍。從Cree 公司發(fā)布的光衰和結(jié)溫的關(guān)系圖中可以看出,結(jié)溫假如能夠控制在65℃,那么其光衰至70%的壽命可以高達(dá)10 萬(wàn)小時(shí)!這是人們夢(mèng)寐以求的壽命。
結(jié)溫過(guò)高不但影響長(zhǎng)時(shí)間壽命,也還直接影響短時(shí)間的發(fā)光效率,例如Cree公司的
XLamp7090XR-E 的發(fā)光量和結(jié)溫關(guān)系。假如以結(jié)溫為25℃時(shí)的發(fā)光為100%,那么結(jié)溫上升至60℃時(shí),其發(fā)光量就只有90%;結(jié)溫為100℃時(shí)就下降到80%;140℃就只有70%??梢?jiàn)改善散熱,控制結(jié)溫是十分重要的事。
超頻三大功率LED燈具散熱套件,通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)將LED光源結(jié)溫控制在≤75℃范圍內(nèi)。從而保證燈具整體發(fā)光量降低LED光衰,最大限度延長(zhǎng)LED芯片壽命。
2、 鋁基板溫度≤60℃;
基板主要是作為LED散熱系統(tǒng)中,最后將熱能導(dǎo)至散熱鰭片、外殼或大氣中的材料。近年來(lái)印刷電路板(PCB)的生產(chǎn)技術(shù)已非常純熟,早期LED產(chǎn)品的系統(tǒng)電路板多以PCB為主,但隨著高功率LED的需求增加,PCB之材料散熱能力有限,使其無(wú)法應(yīng)用于其高功率產(chǎn)品,為了改善高功率LED散熱問(wèn)題,目前主流的高熱導(dǎo)系數(shù)鋁基板(MCPCB),利用金屬材料散熱特性較佳的特色,已達(dá)到高功率產(chǎn)品散熱的目的。
鋁基板PCB由電路層(銅箔層)、導(dǎo)熱絕緣層和金屬基層組成。那這3層的作用分別是;第一層做電路用(導(dǎo)電)。第二層是關(guān)鍵,它起著能否把LED產(chǎn)生的熱量快速的傳給鋁板。那第三層的作用是把導(dǎo)熱絕緣材料導(dǎo)出來(lái)的熱再一次傳給燈杯。還有一個(gè)安裝的作用。
要想鋁基板的導(dǎo)熱性能提高,最關(guān)鍵的是要把導(dǎo)熱絕緣材料的性能給提高。要把導(dǎo)熱絕緣材料的熱阻降低。而要降低絕緣材料的熱阻并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的事,它受到材料成分,制造工藝的影響。
鋁基板從某種意義上來(lái)看,是屬于光源的一部分,因?yàn)樗泄庠葱酒紝⒅苯雍附又疗渖?,并將熱量最大限度進(jìn)行傳導(dǎo)擴(kuò)散,因此鋁基板溫度越接近結(jié)溫便是愈好。從另一種意義上看,鋁基板又歸屬于散熱體部分,同樣是因?yàn)橹苯优c散熱體相連,因此溫度越低便可為L(zhǎng)ED芯片提供更好的散熱效果。通過(guò)實(shí)際測(cè)試,鋁基板的溫度過(guò)高則代表與散熱體接觸出現(xiàn)問(wèn)題,導(dǎo)致熱量無(wú)法進(jìn)行傳導(dǎo)擴(kuò)散最終會(huì)導(dǎo)致LED芯片損壞。而鋁基板溫度過(guò)低則又代表LED芯片熱量沒(méi)有充分導(dǎo)出,因而同樣會(huì)造成LED芯片的損壞。對(duì)于LED燈具散熱而言,鋁基板起到的是承上啟下的關(guān)鍵作用,優(yōu)秀性能的鋁基板溫度應(yīng)略低于結(jié)溫溫度,其溫差通常為15℃至20℃之間。
超頻三大功率LED燈具散熱套件,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中將包含有高性能鋁基板,作為有償配件提供給終端用戶(hù)。LED燈具中,鋁基板作為核心導(dǎo)熱元器件,超頻三大功率LED燈具散熱套件,通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)將LED鋁基板溫度控制在≤60℃范圍內(nèi),與結(jié)溫溫差控制在15℃,從而保證燈具整體發(fā)光量降低LED光衰,最大限度延長(zhǎng)LED芯片壽命。
1、 防水等級(jí)≥IP65;
大功率LED燈具一般都是應(yīng)用在戶(hù)外環(huán)境,而對(duì)于戶(hù)外用燈必須有嚴(yán)格的防塵和防水要求,而對(duì)某些特殊要求的室內(nèi)燈具也要提供防護(hù),以抵御水和塵埃的侵入。根據(jù)防塵和防潮的程度來(lái)劃分外殼的防護(hù)等級(jí),國(guó)際上使用了防護(hù)等級(jí)代碼。
燈具防護(hù)等級(jí)直接關(guān)系到了后期應(yīng)用領(lǐng)域廣泛度,因而超頻三大功率LED燈具散熱套件將設(shè)計(jì)目標(biāo)定位為最為常用的IP65即可完全防止灰塵入侵同時(shí)可防止各方向噴嘴噴射的水(雨水)。
超頻三H系列大功率工礦燈分類(lèi):
H系列工礦燈目前設(shè)計(jì)有H100、H120、H150、H200、H300、H400以及H500,產(chǎn)品在功率支持上依次為100W、120W、150W、200W、300W、400W以及500W。在具體規(guī)格及支持參數(shù)上如下:
H系列超大功率散熱套件ISO證書(shū):
H系列超大功率散熱套件測(cè)試報(bào)告;
H系列超大功率散熱套件發(fā)明專(zhuān)利證書(shū)如下:
其他獎(jiǎng)項(xiàng)證書(shū):