مقارنة بين خمسة أنواع من المشتتات الحرارية لتركيبات الإضاءة LED

المشتتات الحرارية لإضاءة LEDيؤثر بشكل مباشر على أداء وعمر منتجات الإضاءة LED. توضح هذه المقالة مبادئ ومتطلبات تبديد حرارة LED، وتقارن بشكل منهجي بين خمسة أنواع من المشتتات الحرارية السائدة-الألومنيوم المصبوب، والألمنيوم المبثوق، والألومنيوم المختوم، والبلاستيك-الألومنيوم المغلف، والبلاستيك عالي التوصيل الحراري-مما يوفر إرشادات عملية لتصميم المشتت الحراري واختياره.

 

1. قالب - المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المصبوب لإضاءة LED

-يتم تصنيع المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المصبوب عن طريق حقن سبائك الألومنيوم ADC10 أو ADC12 المنصهرة في قالب وتشكيل الهيكل في خطوة واحدة بعد التبريد. توفر هذه العملية تكاليف يمكن التحكم فيها وهي-مناسبة تمامًا للإنتاج الضخم.

 

وتشمل مزاياها الرئيسية هيكلًا مدمجًا وقوة ميكانيكية عالية، مما يجعلها مثالية لتصميمات مساكن وحدات الإنارة المتكاملة. يتم استخدامها بشكل شائع في التركيبات الخارجية مثلأضواء الشوارعوالأضواء الكاشفة.

 

 

ومع ذلك، نظرًا لقيود العملية، لا يمكن جعل الزعانف رفيعة جدًا أو كثيفة، مما يحد من إجمالي مساحة تبديد الحرارة. مع التوصيل الحراري حوالي 90-110 واط/م·ك، فإن أداء تبديد الحرارة معتدل. ولذلك، فهي مناسبة بشكل أفضل لتركيبات LED التي تقل عن 50 وات مع متطلبات حرارية معتدلة، بدلاً من استخدامات الطاقة- العالية أو الحرارة العالية-.

 

2. مشتتات حرارية من الألومنيوم المبثوق لإضاءة LED

يتم إنتاج المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المبثوق عن طريق تسخين قضبان الألومنيوم AL6061 أو AL6063 وإجبارها على المرور عبر قالب لإنشاء الشكل المطلوب، متبوعًا بعمليات التصنيع مثل القطع والتشطيب. على الرغم من أن تكاليف ما بعد-المعالجة أعلى نسبيًا، إلا أن أدائها الحراري متفوق بشكل ملحوظ.

 

ميزتها الرئيسية تكمن في القدرة على إنشاء العديد من الزعانف الرفيعة، مما يزيد من مساحة سطح تبديد الحرارة. يتشكل الحمل الحراري الطبيعي للهواء بين الزعانف أثناء التشغيل، مما يتيح نقل الحرارة بكفاءة. ومع التوصيل الحراري الذي يصل إلى 150-180 واط/م·ك، فإنها تتفوق في الأداء على المبددات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المصبوب.

 

تتميز هذه المشتتات الحرارية ببنية موحدة وتوزيع حرارة، مما يجعلها مثالية لتطبيقات LED عالية الطاقة-مثل مصابيح الإضاءة العالية، وإضاءة الملاعب، والمصابيح الكاشفة عالية الطاقة-. إنها مناسبة بشكل خاص للتركيبات التي تزيد عن 100 واط والتي تعمل بشكل مستمر، مما يقلل بشكل فعال من درجة حرارة وصلة LED ويطيل عمر المنتج.

 

 

3. أحواض حرارة من الألومنيوم مختومة لإضاءة LED

يتم تشكيل المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المختوم عن طريق ثقب وسحب صفائح الألومنيوم أو الفولاذ إلى هياكل على شكل كوب- باستخدام مكابس وقوالب الختم. تكون الأسطح الناتجة ناعمة، لكن غياب الزعانف يحد من مساحة تبديد الحرارة المتاحة.

 

تشتمل المواد الشائعة على سبائك الألومنيوم مثل 5052، و6061، و6063. وتتميز المشتتات الحرارية هذه بخفة وزنها، مع استخدام عالي للمواد، مما يجعلها حلاً فعالاً من حيث التكلفة-.

 

يوفر الألومنيوم موصلية حرارية جيدة، مما يجعل هذا النوع مناسبًا لإمدادات الطاقة المعزولة ذات التيار الثابت-. بالنسبة إلى المحركات غير المعزولة-، يلزم التصميم الهيكلي المناسب لوحدة الإنارة لضمان العزل الكهربائي بين التيار المتردد والتيار المستمر، بالإضافة إلى دوائر الجهد العالي- والمنخفضة-، من أجل تلبية معايير الاعتماد مثل CE أو UL.

 

تُستخدم المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم المختوم بشكل شائع في إضاءة المستهلك وتطبيقات الطاقة المنخفضة-مثل مصابيح LED،النازلوالأضواء الكاشفة وأضواء اللوحة.

 

 

4. مشتتات حرارية بلاستيكية- مغلفة من الألومنيوم لإضاءة LED

المشتتات الحرارية-المغلفة بالبلاستيك عبارة عن هياكل مركبة تتكون من غلاف بلاستيكي موصل للحرارة وقلب من الألومنيوم. تتضمن العملية تصنيع قلب الألومنيوم أولاً، ثم صبه ببلاستيك موصل للحرارة من خلال القولبة بالحقن.

 

يتم نقل الحرارة الناتجة عن مصابيح LED بسرعة عبر قلب الألومنيوم، في حين يعمل الهيكل البلاستيكي متعدد{0}}الزعانف على تحسين الحمل الحراري للهواء. بالإضافة إلى ذلك، تساهم المادة البلاستيكية في تبديد الحرارة من خلال الإشعاع الحراري.

 

تتوفر عادةً باللونين الأسود والأبيض (مع تقديم اللون الأسود أداء إشعاعي أفضل)، وتجمع هذه المواد بين سهولة التشكيل والعزل الكهربائي الممتاز. كما أنها توفر انبعاثية أعلى من المعادن القياسية وتوفر مقاومة جيدة للصدمات الحرارية.

 

بالمقارنة بجميع-المشتتات الحرارية المصنوعة من الألومنيوم، يمكن لهذا النوع تقليل الوزن بنسبة-الثلث تقريبًا، مع انخفاض تكاليف الإنتاج ودورات تصنيع أقصر. يسمح قولبة الحقن أيضًا بتصميم أكثر مرونة. بفضل خصائص العزل الممتازة، يمكنها بسهولة تلبية متطلبات شهادات CE وUL، مما يجعلها مناسبة لتركيبات LED ذات الطاقة المتوسطة- ذات التصميم المحدد واحتياجات العزل، مثلضوء ثلاثي-مثبتفي الصورة التالية والإضاءات الصناعية.

 

 

5. بالوعة الحرارة البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية العالية لإضاءة LED

تعتبر المشتتات الحرارية البلاستيكية عالية التوصيل الحراري فئة ناشئة تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة. بفضل الموصلية الحرارية التي تتراوح بين 2–9 واط/م·ك-أعلى بعشرات المرات من المواد البلاستيكية التقليدية-فإنها توفر توصيلًا فعالاً للحرارة والإشعاع.

 

يمكن إنتاج هذه المشتتات الحرارية في خطوة واحدة باستخدام عمليات التشكيل بالحقن أو البثق القياسية، مما يؤدي إلى تشطيبات ناعمة وكفاءة إنتاج عالية وخيارات تصميم مرنة. إنها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات LED من 1 وات إلى 200 وات.

 

وهي مصنوعة عادةً من PLA (حمض البوليلاكتيك المشتق من نشا الذرة)، وهي قابلة للتحلل البيولوجي بالكامل وصديقة للبيئة، وتلبي متطلبات الاستدامة العالمية. كما أنها تظهر ثباتًا حراريًا قويًا، حيث تتحمل درجات حرارة تصل إلى 150 درجة لمدة خمس ساعات دون تشوه أو تلف.

 

خاتمة

يوفر كل نوع من المشتت الحراري-القالب-الألومنيوم المصبوب، والألومنيوم المبثوق، والألومنيوم المختوم، والبلاستيك-الألومنيوم المغلف، والبلاستيك عالي التوصيل الحراري-قوة فريدة في التحكم في التكلفة، وتبديد الحرارة، والمرونة الهيكلية، وملاءمة التطبيقات.

 

في Yahualighting، نستفيد من هذه المزايا لمطابقة الحل الحراري المناسب لكل مشروع-لتحسين الأداء وتحسين الموثوقية وتقديم قيمة أكبر-على المدى الطويل لشركائنا.