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Fabricante de pcb, discusión sobre la tecnología de iluminación LED de alta potencia
Los diodos emisores de luz de alto brillo (led) se están convirtiendo en una nueva generación de fuentes de luz para actualizar la industria de la iluminación tradicional con sus ventajas de bajo consumo de energía, larga vida útil, respuesta rápida, sin parpadeo, pequeño tamaño, sin contaminación y fácil integración. Hoy en día, cuando el ahorro de energía, la reducción de emisiones y la protección del medio ambiente están recibiendo cada vez más atención, la iluminación de semiconductores se ha convertido en un nuevo punto de crecimiento económico para el procesamiento de pcba, que ha sido muy valorado por los gobiernos, la comunidad científica y tecnológica y la industria de todo el mundo. Hasta ahora, Estados unidos, japón, europa, China y Taiwán han lanzado sus respectivos programas de iluminación de semiconductores, y la industria de la iluminación LED de alta potencia se ha convertido en una de las industrias más llamativas. cabe señalar que la tecnología de chips de extensión aguas arriba ha madurado básicamente hasta ahora y está estereotipada, y los chips LED de bajo costo y alta calidad pueden satisfacer las necesidades de iluminación. Ahora, el poder de fijación de precios se está transfiriendo y desarrollando al mercado de terminales de encapsulamiento medio y aplicaciones aguas abajo. Esto significa que quien pueda aplicar bien el chip puede fabricar productos de iluminación LED de alta potencia de larga vida y eficientes, y quien pueda convertirse en el ganador final de la industria led. Se han puesto de relieve los problemas existentes en el embalaje y la aplicación de la iluminación LED de alta potencia. Lo más importante es cómo resolver el problema de disipación de calor de la iluminación LED de alta potencia. Este no es solo un problema técnico en el diseño estructural y la aplicación de ingeniería, sino que también implica el modo de gestión térmica. Y mecánica de fluidos y otros problemas científicos. Es completamente diferente de la tecnología de iluminación existente de la serie LED de alta potencia "chip Aluminium base - estructura de tres capas de disipación de calor". Las "luces de la serie de iluminación LED de alta potencia integradas en disipación de calor de chips (estructura de doble capa)" que desarrollamos están en la ruta técnica. este aspecto puede ser revolucionario y disruptivo y se convertirá en una nueva dirección de desarrollo en la industria de lámparas LED de alta potencia.
1. en la actualidad, la eficiencia luminosa de los LED puede convertir alrededor del 30% de la energía eléctrica en luz y casi todo el otro 70% en calor, lo que aumenta la temperatura de los led. Debido a que genera un calor muy pequeño, los LED de baja potencia se pueden usar bien sin medidas de disipación de calor, como luces de instrumentos, semáforos y retroiluminación de pantallas LCD de pequeño tamaño. Pero para los LED de alta potencia, cuando se utilizan en edificios comerciales, carreteras, túneles, industrias y minas y otros campos de iluminación, su disipación de calor es un gran problema. Si el calor del chip LED no se puede disipar, acelerará el envejecimiento del chip, la atenuación de la luz, el desplazamiento de color y acortará la vida útil del led. Por lo tanto, el modo estructural y el diseño de gestión térmica de los sistemas de iluminación LED de alta potencia son muy importantes. en la actualidad, todas las lámparas LED de alta potencia en el mercado utilizan el "modo estructural de tres capas del disipador de calor del sustrato de chip - aluminio", es decir, el chip está encapsulado en el sustrato de aluminio para formar un módulo de fuente de luz led. A continuación, se coloca el módulo de fuente de luz sobre el disipador de calor para hacer lámparas de iluminación LED de alta potencia. cabe señalar que el sistema actual de gestión térmica de LED de alta potencia todavía utiliza LED temprano para indicadores y pantallas, que pertenece al modo de gestión térmica de LED de baja potencia. La preparación de iluminación LED de alta potencia utilizando el "modo de estructura de tres capas del disipador de calor del sustrato de aluminio del chip" tiene injusticias obvias en la estructura del sistema, como alta resistencia al contacto entre las estructuras, alta temperatura de unión y baja eficiencia de disipación de calor, por lo que el calor liberado por el chip no se puede liberar y disipar eficazmente. Esto resulta en una baja eficiencia luminosa, una gran atenuación de la luz y una corta vida útil de las lámparas led, que no pueden satisfacer las necesidades de iluminación. cómo mejorar la capacidad de disipación de calor del paquete es una de las tecnologías clave que los LED de alta potencia deben resolver con urgencia en esta etapa. La Dirección de desarrollo y el enfoque de los productos de iluminación LED son: alta potencia, baja resistencia térmica, alta salida de luz, atenuación de baja luz, pequeño volumen y peso ligero, lo que requiere cada vez más eficiencia de disipación de calor led. sin embargo, debido a las limitaciones de muchos factores, como la estructura, el costo y el consumo de energía, La iluminación LED de alta potencia es difícil de adoptar el mecanismo de disipación de calor activa, y solo se puede adoptar el mecanismo de disipación de calor pasiva. Sin embargo, la disipación pasiva de calor tiene mayores limitaciones; Y la eficiencia de conversión de energía de los LED es relativamente alta. Bajo, todavía hay alrededor del 70% de la energía convertida en calor, incluso si la eficiencia luminosa se duplica, el 40% de la energía se convierte en calor. Es decir, es difícil elevarlo a un nivel que no tenga en cuenta la disipación de calor, por lo que a largo plazo, el problema de la disipación de calor de la iluminación LED de alta potencia será un problema a largo plazo. ahora es el momento adecuado para que los LED de alta potencia se apliquen a la iluminación. El desarrollo de un sistema de gestión térmica eficiente con disipación natural de calor se ha convertido en un requisito previo y un factor clave para la industrialización de la iluminación LED de alta potencia. Por lo tanto, se necesita una nueva ruta técnica y estructura del sistema para resolver completamente el problema de disipación de calor de la iluminación LED de alta potencia.
2. la nueva ruta tecnológica de la industria de iluminación LED de alta potencia tiene el problema de una gran resistencia térmica y una baja disipación de calor en vista de la tecnología de disipación de calor luminosa LED de alta potencia existente. Tratamos de resolver los problemas de baja eficiencia óptica, atenuación óptica grave y alto costo a través del "modo de integración de disipación de calor de chip (estructura de doble capa)". Una serie de problemas más altos. la ruta técnica 2.1 "modo integrado de disipación de calor de chip (estructura de doble capa)" no solo elimina la estructura del sustrato de aluminio, sino que también coloca varios chips directamente en el disipador de calor, formando un Módulo multichip y una sola fuente de luz, preparada para lámparas LED integradas de alta potencia, con una sola Fuente de luz, 2.2 La clave tecnológica es cómo mejorar la conductividad térmica del CHIP y reducir la capa de interfaz de Resistencia térmica, que implica el modelo estructural del sistema de gestión térmica, la mecánica de fluidos, la aplicación de ingeniería de materiales superconductores y otros problemas; Cómo controlar eficazmente el almacenamiento de calor del sustrato de disipación de calor, planificar el camino de disipación de calor convectivo y establecer un sistema de disipación de calor convectivo natural eficiente comienza principalmente con el diseño de la estructura de la lámpara. 2.3 La solución técnica reduce la capa de resistencia térmica cambiando la estructura de encapsulamiento de la fuente de luz led. Estructura de disipación de calor y modo de estructura de la lámpara; Aplicar materiales térmicos superconductores para mejorar la conductividad térmica de la fuente de calor del chip; Optimizar el sistema de gestión térmica basado en la "estructura integrada de doble capa de disipación de calor de chip" y aumentar el flujo de aire para formar una disipación de calor convectiva natural. 2.4 El concepto de diseño utiliza un método modular para preparar lámparas LED de alta potencia. La fuente de luz, la disipación de calor, la estructura de forma, etc. están encapsuladas en un módulo completo, y estos módulos son independientes entre sí. Cualquier módulo se puede reemplazar por separado. Cuando un componente falla, solo es necesario reemplazar el módulo defectuoso. Reemplazar otros módulos o reemplazar todo el módulo para continuar el funcionamiento normal. Todos los componentes modulares de las lámparas se pueden desmontar a mano alzada para un mantenimiento conveniente, rápido y de bajo costo. 2.5 puntos de diseño para la modularidad del sistema, además de cumplir con los requisitos de disipación de calor y reemplazo de las lámparas, también deben cumplir con los requisitos ópticos (de eficiencia óptica) y los requisitos de fabricación (mercado) de las Lámparas de iluminación led. La estructura integrada de chip y disipación de calor introduce el "modo integrado de disipación de calor de chip (estructura de doble capa)" es un nuevo modo de encapsulamiento de fuente de luz led, modo estructural y modo de sistema de gestión térmica. Las lámparas LED de alta potencia preparadas con este modelo tecnológico no solo resuelven completamente el problema de la disipación de calor, sino que también resuelven eficazmente los problemas de distribución de luz, eficiencia luminosa, vida útil y mantenimiento, logrando una larga vida útil y alta eficiencia luminosa. Productos LED de alta potencia, como farolas, luces de tubo, luces de túnel, luces de pie alto, faros de automóviles, luces de paisaje y otros equipos de iluminación.
3.1 características técnicas 3.1.1 conectar el chip con una matriz compuesta de aleación de aluminio + material superconductor (disipador de calor) en un todo, utilizando una tecnología única de encapsulamiento LED de alta potencia, encapsulando varios chips directamente en el sustrato de disipación de calor, reduciendo la resistencia térmica entre el chip y el sustrato de disipación de calor, Todo el sustrato de disipación de calor es una lámpara completa que forma un componente de iluminación LED integrado de alta potencia. 3.1.2 se diseña un sistema de gestión térmica basado en principios biónicos y se establece un modelo de resistencia térmica de chip integrado y estructura de doble capa de disipación de calor. Y se realiza el cálculo de la temperatura de unión y la predicción de la vida útil. la disipación de calor del chip estructural integrado de dos capas se caracteriza por encapsular el chip de fuente de calor directamente en el disipador de calor. A medida que aumenta la temperatura de la fuente de calor, el aire fluye en el disipador de calor poroso. Estos agujeros proporcionan un canal de flujo para la convección del aire, y el calor se libera automáticamente para garantizar que el chip funcione correctamente dentro del rango de temperatura de uso seguro. Los sistemas avanzados de conducción de calor y convección térmica garantizan un buen efecto de disipación de calor y mejoran aún más la eficiencia luminosa del chip. el chip 3.1.3 (45 mil * 45 mi1) utiliza un paquete integrado (el chip se concentra en áreas pequeñas) para obtener una fuente de luz superficial con mayor eficiencia luminosa, con las características de alta densidad de flujo óptico, En la actualidad, se han preparado lámparas de iluminación LED de alta potencia, como farolas, lámparas de túnel, lámparas de tubo y focos, utilizando la tecnología anterior. Además, en la actualidad, los faros de los automóviles LED de alta potencia necesitan ventiladores eléctricos para mejorar la disipación de calor, lo que dificulta satisfacer las necesidades de las aplicaciones del mercado. Los faros LED de alta potencia agrupados con estructura de dos pisos resuelven el problema del uso de fuentes de Luz LED en la industria de la iluminación automotriz. Limitaciones 3.2 indicadores técnicos y ventajas del producto para la fabricación de faros de automóviles (1) disipación de calor eficiente: adoptar el método de disipación de calor natural para resolver completamente el problema de disipación de calor de LED de alta potencia (diferencia de temperatura inferior a 4 grados celsius, temperatura del disipador de calor inferior a 60 grados celsius, medida a temperatura ambiente superior a 35 grados celsius); (2) gran corriente: la corriente nominal proporcionada al chip es de 400 - 450ma; (3) alta eficiencia luminosa: la eficiencia luminosa general alcanza 90,9 lm / w; (4) larga vida útil: > 50000 horas; (5) atenuación de la luz baja: los resultados de las pruebas del Centro Nacional de supervisión e inspección de la calidad de las lámparas son: atenuación de la luz sin luz en la prueba de vida útil de 1000h; (6) integrado: el integrado es cor (chip on radio), es decir, el chip está integrado directamente en el disipador de calor, que es completamente diferente del integrado cob (chip on - board) integrado y pegado al sustrato de aluminio. El chip integrado es un solo chip, que es una fuente de luz superficial, una fuente de luz única o una fuente de luz de clúster (lente de vidrio instalada) emitida; (7) el efecto de iluminación es el mismo que las fuentes de luz no LED tradicionales y no cambiará los hábitos de uso de la luz humana; (8) estructura simple: fácil de mantener y sin necesidad de reemplazo general. En la actualidad, la dirección de desarrollo tecnológico de la industria de iluminación LED de alta potencia, para la ruta técnica de la industria de iluminación LED de alta potencia, creemos que hay dos opciones: una es seguir desarrollándose a lo largo de la ruta técnica del "modo de radiadores de sustrato de aluminio de chip (estructura de tres capas)"; La otra es desarrollar la ruta técnica del "modo integrado de disipación de calor de chip (estructura de doble capa)". La "estructura integrada de disipación de calor de chips" es una tecnología emergente. En esta estructura, además del chip, todo lo demás es nuevo, incluyendo la integración de disipación de calor del chip, encapsulamiento, fuente de alimentación, kits completos, pruebas e incluso estándares. esto hace que los productos de iluminación LED de alta potencia tengan ventajas obvias en máscaras como la vida útil, la eficiencia luminosa, la calidad, el diseño, la controlabilidad y el costo. En comparación con el "modelo de estructura de tres capas de radiadores de sustrato de aluminio de chip", esta es la investigación, aplicación e industrialización de la iluminación de estado sólido de semiconductores de alta potencia y alta eficiencia en china, que puede convertirse en un nuevo campo y hacer muchas cosas.
