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Les diodes électroluminescentes à haute luminosité (LED) sont en train de devenir une nouvelle génération de sources lumineuses pour améliorer l'industrie de l'éclairage traditionnelle grâce à leurs avantages tels que la faible consommation d'énergie, la longue durée de vie, la rapidité de réponse, l'absence de scintillement, la petite taille, l'absence de pollution et la facilité d'intégration. Aujourd'hui, à l'heure où les économies d'énergie et la réduction des émissions et la protection de l'environnement sont de plus en plus préoccupantes, l'éclairage à semi - conducteurs est devenu un nouveau point de croissance économique pour le traitement PCBA, très apprécié par les gouvernements, la communauté scientifique et technologique et l'industrie du monde entier. Jusqu'à présent, les États - Unis, le Japon, l'Europe, la Chine et Taiwan ont tous lancé leurs plans d'éclairage à semi - conducteur respectifs, et l'industrie de l'éclairage LED haute puissance est devenue l'une des industries les plus remarquables. Il convient de noter que la technologie de puce épitaxiale en amont a été largement mature et stéréotypée jusqu'à présent, et que les puces LED à faible coût et de haute qualité peuvent répondre aux besoins d'éclairage. Maintenant, les droits de tarification se déplacent et évoluent vers les marchés finaux de l'encapsulation intermédiaire et des applications en aval. Cela signifie que quiconque peut très bien appliquer la puce et fabriquer des produits d'éclairage LED haute puissance à longue durée de vie et à haut rendement a le potentiel d'être le gagnant ultime de l'industrie LED. Les problèmes rencontrés dans les boîtiers et les applications d'éclairage LED haute puissance ont été mis en évidence. Le plus important est de savoir comment résoudre le problème de la dissipation de chaleur de l'éclairage LED haute puissance. Il ne s'agit pas seulement d'un problème technique dans les applications de conception structurelle et d'ingénierie, mais aussi dans les modes de gestion thermique. Ainsi que la mécanique des fluides et d'autres questions scientifiques. Il est complètement différent de la technologie d'éclairage existante de la Série LED haute puissance "substrat en aluminium à puce - structure à trois couches pour la dissipation de chaleur". Notre développement de « puce dissipation thermique intégrée (structure double couche) intégré haute puissance LED Lighting Series Light » est sur la voie de la technologie. Cet aspect peut être révolutionnaire et perturbateur, il deviendra une nouvelle direction de développement dans l'industrie des luminaires LED haute puissance.
1. État actuel des produits d'éclairage à LED haute puissance actuellement, l'efficacité lumineuse des LED peut convertir environ 30% de l'énergie électrique en lumière et presque tous les autres 70% de l'énergie électrique en chaleur, ce qui augmente la température des LED. En raison de la très faible quantité de chaleur qu'il produit, les LED de faible puissance peuvent être utilisées sans mesures de dissipation thermique telles que les lampes d'instruments, les feux de signalisation et le rétroéclairage d'écran LCD de petite taille. Mais pour LED haute puissance, sa dissipation de chaleur est un gros problème lorsqu'il est utilisé dans le domaine de l'éclairage des bâtiments commerciaux, des routes, des tunnels, des industries et des mines, etc. Si la chaleur de la puce LED ne peut pas être dissipée, elle accélérera le vieillissement de la puce, l'atténuation de la lumière, le décalage de couleur et réduira la durée de vie de la LED. Par conséquent, le mode de structure et la conception de la gestion thermique du système d'éclairage LED haute puissance sont très importants. Actuellement, tous les luminaires LED haute puissance sur le marché adoptent le « mode de structure à trois couches de dissipateur de chaleur à substrat en aluminium à puce», c'est - à - dire que la puce est encapsulée sur un substrat en aluminium, formant un module de source lumineuse LED, Le module de source lumineuse est ensuite placé sur le radiateur pour faire un luminaire à LED haute puissance.il convient de noter que le système de gestion thermique actuel des LED haute puissance adopte toujours la manière dont les LED précédentes étaient utilisées pour les voyants et les lampes d'affichage, appartenant au mode de gestion thermique des LED de faible puissance. L'utilisation du "mode de structure à trois couches du dissipateur de chaleur à substrat en aluminium à puce" pour préparer un éclairage LED haute puissance, il existe des anomalies évidentes dans la structure du système, telles que la résistance de contact élevée entre les structures, la température de jonction élevée, l'efficacité de dissipation de chaleur faible, de sorte que la chaleur dégagée par la puce ne peut pas être efficacement libérée et dissipée, Il en résulte que les appareils d'éclairage à LED ont une faible efficacité lumineuse, une forte atténuation de la lumière et une courte durée de vie, qui ne peuvent pas répondre aux besoins d'éclairage. Comment améliorer la capacité de dissipation de chaleur de l'emballage est l'une des technologies clés à ce stade. LED haute puissance a besoin d'une solution urgente. La direction de développement et l'accent sur les produits d'éclairage LED sont: haute puissance, faible résistance thermique, sortie de lumière élevée, faible atténuation de la lumière, petite taille et poids léger, qui sont de plus en plus exigeants pour l'efficacité de la dissipation thermique des LED. Mais en raison des limitations de nombreux facteurs tels que la structure, le coût et la consommation d'énergie, L'éclairage LED haute puissance est difficile d'adopter un mécanisme de dissipation thermique actif, mais uniquement un mécanisme de dissipation thermique passif. Cependant, la dissipation thermique passive présente des limites plus importantes; Et l'efficacité de conversion d'énergie des LED est relativement élevée. Faible, environ 70% de l'énergie est encore convertie en chaleur et 40% de l'énergie est convertie en chaleur même si l'efficacité lumineuse double. C'est - à - dire, il est difficile d'améliorer au point de ne pas prendre en compte la dissipation de chaleur, donc à long terme, le problème de la dissipation de chaleur de l'éclairage LED haute puissance sera un problème de longue date. Maintenant, le moment est venu pour l'application de LED haute puissance à L'éclairage, Le développement d'un système de gestion thermique efficace avec dissipation thermique naturelle est devenu une condition préalable et un facteur clé pour l'industrialisation de l'éclairage LED haute puissance. Par conséquent, une nouvelle voie technologique et une nouvelle structure de système sont nécessaires pour résoudre complètement le problème de la dissipation thermique de l'éclairage LED haute puissance.
2. La nouvelle voie technologique de l'industrie de l'éclairage LED haute puissance compte tenu de la technologie existante de dissipation de chaleur lumineuse LED haute puissance, il existe des problèmes de résistance thermique multiple et de faible dissipation de chaleur. Nous avons essayé de résoudre les problèmes de faible efficacité lumineuse, d'atténuation lumineuse sévère et de coût élevé grâce au « mode intégré de dissipation de chaleur par puce (structure à deux couches) ». 2.1 La voie technique "puce dissipation thermique intégrée (structure à double couche) mode" non seulement élimine la structure du substrat en aluminium, mais place également plusieurs puces directement sur le radiateur, formant un module à puces multiples et une source lumineuse unique, prête à être intégrée dans un luminaire LED haute puissance, la source lumineuse étant une source lumineuse unique, 2.2 comment la clé technologique peut améliorer la conductivité thermique de la puce et réduire la couche d'interface résistante à la chaleur, en ce qui concerne le modèle structurel du système de gestion thermique, la mécanique des fluides, les applications techniques des matériaux supraconducteurs de la chaleur et d'autres questions; Comment contrôler efficacement le stockage de chaleur du substrat de dissipation de chaleur, planifier le chemin de dissipation de chaleur par convection, établir un système de dissipation de chaleur par convection naturelle efficace commence principalement par la conception de la structure du luminaire.2.3 solutions techniques réduire la couche de résistance thermique en modifiant la structure d'encapsulation de la source lumineuse LED, Structure de dissipation de chaleur et mode de construction du luminaire; Appliquer un matériau thermique supraconducteur pour améliorer la conductivité thermique de la source de chaleur de la puce; Optimisez le système de gestion de la chaleur basé sur la « structure à double couche intégrée de dissipation de chaleur de puce » et augmentez le flux d'air pour former la dissipation de chaleur par convection naturelle. 2.4 concept de conception utilisez la méthode modulaire pour préparer la lampe LED haute puissance. La source lumineuse, la dissipation thermique, la structure de forme, etc., sont encapsulées dans un module complet et ces modules sont indépendants les uns des autres. Tout module peut être remplacé individuellement. Lorsqu'un composant est défectueux, seul le module défectueux doit être remplacé. Remplacez d'autres modules ou Remplacez le module entier pour continuer à fonctionner normalement. Tous les composants modulaires du luminaire peuvent être assemblés à mains nues pour un entretien facile, rapide et peu coûteux. 2.5 points clés de conception pour la modularité du système, en plus de répondre aux exigences de dissipation thermique et de remplacement du luminaire, les exigences optiques (efficacité optique) et les exigences de fabrication (marché) des Luminaires à LED doivent être respectées. Introduction de la "puce dissipation thermique intégrée (structure double couche) mode" est un nouveau type de mode d'encapsulation de source lumineuse LED, mode de structure et mode de système de gestion thermique. La lampe d'éclairage LED haute puissance préparée avec ce modèle technique, non seulement résout complètement le problème de dissipation de chaleur, mais résout également efficacement les problèmes de distribution de lumière, d'efficacité lumineuse, de durée de vie et d'entretien, obtenant une longue durée de vie et un effet lumineux élevé. Produits LED haute puissance, tels que les lampadaires, les downlights, les lumières de tunnel, les lampes hautes, les phares de voiture, les lumières de paysage et autres appareils d'éclairage.
3.1 caractéristiques techniques 3.1.1 connecter la puce avec la matrice Composite alliage d'aluminium + matériau supraconducteur de chaleur (dissipateur de chaleur) dans un tout, en utilisant la technologie d'emballage LED haute puissance unique, encapsuler plusieurs puces directement sur le substrat dissipateur de chaleur, de sorte que la résistance thermique entre la puce et le substrat dissipateur de chaleur est moindre, L'ensemble du substrat dissipateur de chaleur est une lampe complète formant un ensemble intégré d'éclairage LED haute puissance. 3.1.2 un système de gestion thermique a été conçu sur la base des principes du biomimétisme, établissant un modèle de résistance thermique de la structure à deux couches intégrant la puce et dissipant la chaleur, Et il effectue le calcul de la température de fermeture et la prévision de la durée de vie. La dissipation de chaleur de la puce structurelle à deux couches intégrée est caractérisée par l'encapsulation directe de la puce de source de chaleur sur le radiateur. Comme la température de la source de chaleur augmente, l'air circule dans le radiateur poreux. Ces trous fournissent un canal d'écoulement pour la convection de l'air et la chaleur est libérée automatiquement pour s'assurer que la puce fonctionne correctement dans une plage de température d'utilisation sûre. Le système avancé de conduction thermique et de convection thermique assure un bon effet de dissipation thermique, améliorant encore l'efficacité lumineuse de la puce. 3.1.3 la puce (45mil * 45mi1) adopte un boîtier intégré (la puce est concentrée dans une petite zone), obtenant une source lumineuse de surface avec une efficacité lumineuse plus élevée, avec des caractéristiques de haute densité de flux lumineux, Actuellement, des luminaires à LED haute puissance tels que des lampadaires, des lampes de tunnel, des downlights, des projecteurs et d'autres ont été préparés en utilisant la technologie ci - dessus. En outre, les phares de voiture à LED haute puissance nécessitent actuellement un ventilateur électrique pour améliorer la dissipation de chaleur, ce qui rend difficile de répondre aux besoins des applications du marché. Les phares de voiture à LED haute puissance de type Cluster avec une structure à deux couches résolvent le problème de l'utilisation de sources lumineuses LED dans l'industrie de l'éclairage automobile. Limites de la fabrication de phares de voiture 3.2 indicateurs et avantages techniques du produit (1) dissipation de chaleur à haut rendement: adoptez la méthode naturelle de dissipation de chaleur, résolvez complètement le problème de dissipation de chaleur des LED haute puissance (différence de température < 4 degrés Celsius, température du radiateur < 60 degrés Celsius, mesurée Dans des conditions de température ambiante > 35 degrés Celsius); (2) courant élevé: le courant nominal fourni à la puce est de 400 - 450ma; (3) haute efficacité lumineuse: l'efficacité lumineuse globale atteint 90,9 lm / W; (4) longue durée de vie: > 50 000 heures; (5) faible atténuation de la lumière: le résultat de l'inspection du Centre national de surveillance et d'inspection de la qualité des lampes est: 1000h test de vie sans atténuation de la lumière; (6) type intégré: le type intégré est cor (Chip on Radiator), c'est - à - dire que la puce est directement intégrée sur le radiateur, complètement différent du type intégré COB (Chip on Board) intégré et collé sur un substrat en aluminium. La puce intégrée est une puce unique qui est émise par une source lumineuse de surface, une source lumineuse unique ou une source lumineuse de type Cluster (lentille en verre montée); (7) L'effet d'éclairage est le même que la source lumineuse traditionnelle non LED et ne changera pas les habitudes d'utilisation de la lumière de l'homme; (8) structure simple: facile à entretenir sans remplacement intégral. Direction du développement technologique de l'industrie de l'éclairage LED haute puissance À l'heure actuelle, pour la route technologique de l'industrie de l'éclairage LED haute puissance, nous pensons qu'il existe deux options: l'une est de continuer à développer la route technologique le long du "modèle de dissipateur de chaleur à substrat en aluminium à puce (structure à trois couches)"; L’autre consiste à développer la voie technologique « Chip Heat Dissipation Integration (double layer structure) ». La « structure intégrée de dissipation de chaleur de puce » est une technologie émergente. Dans cette structure, à l'exception de la puce, tout est entièrement nouveau, y compris l'intégration de dissipation de chaleur de la puce, l'emballage, l'alimentation, l'équipement complet, les tests et même les normes, etc. cela donne aux produits d'éclairage LED haute puissance des avantages évidents en termes de durée de vie, d'efficacité lumineuse, de qualité, de conception, de contrôlabilité, de coût, etc., Par rapport au « modèle de structure à trois couches de dissipateur de chaleur à substrat en aluminium à puce», c'est la recherche, l'application et l'industrialisation de l'éclairage semi - conducteur à semi - conducteurs à haute puissance et à haut rendement en Chine peuvent devenir un nouveau domaine et faire beaucoup de choses.
