LED サーマルヒートシンク設計

LED 材料とパッケージング技術の継続的な進化により、LED 製品の輝度は継続的に向上し、LED の用途はますます広がっています。 オリジナルのシングルチップ LED の出力は高くなく、発熱量も限られており、熱の問題も大きくないため、パッケージング方法は比較的簡単です。 しかし、近年、LED材料技術の継続的な進歩に伴い、LEDのパッケージング技術も変化してきました。 単一 LED の入力電力は最大 1 W を超え、開発された技術ではさらに最大 3 W ～ 5 W になります。

高輝度・高出力LEDシステムに起因する熱問題は製品機能に影響を与える鍵となるため、LEDコンポーネントの熱を周囲の環境に素早く放出するには、まずパッケージングレベルでの熱管理から始める必要があります。 。 現在、業界の解決策は、はんだまたは熱伝導性材料を使用して LED チップを浸漬プレートに接続し、ヒートシンクを介してパッケージング モジュールの熱インピーダンスを低減することであり、これは市場で最も一般的な LED パッケージング モジュールでもあります。

LEDの放熱成分はCPUと同様です。 これらは主に、ヒートシンク、ヒートパイプ、ファン、およびサーマルインターフェース材料で構成される空冷モジュールです。 もちろん液冷も熱対策の一つです。 現在最も人気のある大型 LED TV バックライト モジュールに関して言えば、40 インチと 46 インチの LED バックライトの入力電力はそれぞれ 470 ワットと 550 ワットです。 そのうちの80％が熱になるとすると、必要な放熱量は約360Wと440Wになります。

空冷:

空冷は熱放散の最も一般的な方法であり、安価な方法でもあります。 本質的に、空冷はファンを使用してヒートシンクによって吸収された熱を奪います。 実用新案は価格が比較的安く、設置が簡単であるという利点があります。 ただし、環境に大きく依存します。 例えば、温度が上昇してオーバークロックした場合、放熱性能は大きく影響を受けます。

液体冷却:

液体冷却は、ポンプによる液体の強制循環によって LED の熱を奪います。 空冷に比べて静かで安定した冷却ができる、環境への依存が少ないなどのメリットがあります。 液冷は価格が比較的高く、設置も比較的面倒です。 コストと使いやすさを考慮して、通常、水冷熱放散の熱伝導性液体として水が使用されるため、液冷ヒートシンクは水冷ヒートシンクと呼ばれることがよくあります。

半導体冷凍冷却:

半導体冷却では、特殊な半導体冷却チップを使用して、電源投入時に温度差を生成します。 高温端の熱が効果的に放散できる限り、低温端は継続的に冷却されます。 それぞれの半導体粒子には温度差があります。 保冷シートはこの粒子が数十個直列して構成されているため、保冷シートの両面に温度差が生じます。 この温度差現象を利用し、空冷・水冷と組み合わせて高温端を冷却することで、優れた放熱効果が得られます。

半導体冷凍は冷凍温度が低く、信頼性が高いという利点があります。 低温の表面温度はマイナス10度以下に達することもありますが、コストが高すぎる上に、温度が低すぎてショートする可能性があります。 さらに、半導体冷凍チップのプロセスは成熟しておらず、広く使用されていません。