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Produttore di PCB, discussione sulla tecnologia di illuminazione a LED ad alta potenza
I diodi ad alta luminosità (LED) stanno diventando una nuova generazione di sorgenti luminose per aggiornare l'industria dell'illuminazione tradizionale a causa del loro basso consumo energetico, lunga durata, velocità di risposta veloce, nessun sfarfallio, piccole dimensioni, nessun inquinamento e facile integrazione. Oggi, quando il risparmio energetico, la riduzione delle emissioni e la protezione dell'ambiente sono sempre più interessati, l'illuminazione a semiconduttore è diventata un nuovo punto di crescita economica nel processo PCBA ed è stata molto apprezzata dai governi, dai circoli scientifici e tecnologici e dalle industrie di tutto il mondo. Finora, gli Stati Uniti, il Giappone, l'Europa, la Cina e Taiwan hanno tutti lanciato i loro piani di illuminazione a semiconduttore e l'industria dell'illuminazione a LED ad alta potenza è diventata una delle industrie più accattivanti. Vale la pena notare che la tecnologia a monte dei chip epitassiali è stata fondamentalmente matura e perfezionata finora e i chip LED a basso costo e di alta qualità possono soddisfare le esigenze di illuminazione. Ora il potere dei prezzi si sta spostando e sviluppando verso i mercati degli imballaggi midstream e dei terminali applicativi a valle. Ciò significa che chiunque può applicare bene il chip, produce prodotti di illuminazione a LED ad alta efficienza e lunga durata, che probabilmente diventerà il vincitore finale dell'industria LED. Sono stati evidenziati i problemi dell'imballaggio e dell'applicazione dell'illuminazione a LED ad alta potenza. La cosa più importante è come risolvere il problema di dissipazione del calore dell'illuminazione a LED ad alta potenza. Questo non è solo un problema tecnico nelle applicazioni di progettazione strutturale e ingegneria, ma coinvolge anche modalità di gestione termica. E meccanica dei fluidi e altre questioni scientifiche. È completamente diverso dalla tecnologia di illuminazione ad alta potenza della serie LED esistente "substrato di alluminio del chip-una struttura a tre strati di dissipazione del calore". La "lampada integrata di serie di illuminazione a LED ad alta potenza integrata di dissipazione del calore-chip (struttura a due strati) sviluppata da noi è nel percorso tecnico Questo aspetto può avere significato rivoluzionario e sovversivo e diventerà una nuova direzione di sviluppo per l'industria di illuminazione a LED ad alta potenza.
1. stato attuale dei prodotti di illuminazione a LED ad alta potenza Attualmente, l'efficienza luminosa del LED può convertire circa il 30% dell'energia elettrica in luce e quasi tutto l'altro 70% dell'energia elettrica viene convertito in calore, che aumenta la temperatura del LED. A causa della sua generazione di calore molto piccola, i LED a bassa potenza possono essere utilizzati bene senza misure di dissipazione del calore, come luci dello strumento, luci di segnale e retroilluminazione dello schermo LCD di piccole dimensioni. Ma per i LED ad alta potenza, quando utilizzati in edifici commerciali, strade, gallerie, industrie e miniere e altri campi di illuminazione, la sua dissipazione del calore è un grande problema. Se il calore del chip LED non può essere dissipato, accelererà l'invecchiamento del chip, il decadimento della luce, lo spostamento del colore e accorcerà la vita del LED. Pertanto, la modalità strutturale e la progettazione di gestione termica dei sistemi di illuminazione a LED ad alta potenza sono molto importanti. Attualmente, tutti gli apparecchi di illuminazione a LED ad alta potenza sul mercato adottano il "modello di struttura a tre strati del substrato di alluminio del dissipatore di calore del chip", cioè, il chip è confezionato sul substrato di alluminio per formare un modulo della sorgente luminosa del LED e quindi il modulo della sorgente luminosa è posizionato sul dissipatore di calore per renderlo apparecchi di illuminazione a LED ad alta potenza. Va sottolineato che l'attuale sistema di gestione termica dei LED ad alta potenza utilizza ancora il modo in cui i LED erano utilizzati per le luci di segnalazione e le luci di visualizzazione nei primi giorni, che appartiene alla modalità di gestione termica dei LED a bassa potenza. Utilizzando il "chip-alluminio substrat-heat sink three-layer structure mode" per preparare l'illuminazione a LED ad alta potenza, ci sono luoghi ovvi irragionevoli nella struttura del sistema, quali l'alta resistenza di contatto tra le strutture, l'alta temperatura di giunzione e l'efficienza bassa di dissipazione del calore, in modo che il chip Il calore rilasciato non possa essere scaricato e dissipato efficacemente, con conseguente bassa efficienza luminosa, grande decadimento della luce e breve durata delle lampade di illuminazione a LED, che non possono soddisfare le esigenze di illuminazione. Come migliorare la capacità di dissipazione del calore del pacchetto è una delle tecnologie chiave che devono essere risolte urgentemente per i LED ad alta potenza in questa fase. La direzione di sviluppo e la messa a fuoco dei prodotti di illuminazione a LED sono: alta potenza, bassa resistenza termica, alta emissione luminosa, attenuazione della luce bassa, piccole dimensioni e peso leggero, che rende i requisiti per l'efficienza di dissipazione del calore a LED sempre più alti. Tuttavia, a causa della limitazione di molti fattori come struttura, costo e consumo energetico, è difficile per l'illuminazione a LED ad alta potenza adottare un meccanismo attivo di dissipazione del calore, ma può utilizzare solo un meccanismo passivo di dissipazione del calore. Tuttavia, la dissipazione passiva del calore ha maggiori limitazioni; e l'efficienza di conversione energetica dei LED è relativamente elevata. Basso, attualmente circa il 70% viene ancora convertito in calore, anche se l'efficienza luminosa viene raddoppiata, il 40% dell'energia viene convertita in calore. Vale a dire, è difficile migliorare nella misura in cui la dissipazione del calore non è considerata, quindi a lungo termine, il problema di dissipazione del calore dell'illuminazione a LED ad alta potenza sarà un problema di lunga data. Ora che i tempi di utilizzo dei LED ad alta potenza per l'illuminazione sono maturi, lo sviluppo di un efficiente sistema di gestione termica con dissipazione naturale del calore è diventato un prerequisito e fattore chiave per l'industrializzazione dell'illuminazione a LED ad alta potenza. Pertanto, un nuovo percorso tecnico e una nuova struttura di sistema sono necessari per risolvere completamente il problema di dissipazione del calore dell'illuminazione a LED ad alta potenza.
2. Nuovo percorso tecnico per l'industria dell'illuminazione a LED ad alta potenza In considerazione della tecnologia esistente di dissipazione del calore di illuminazione a LED ad alta potenza, ci sono resistenze termiche multiple e problemi di dissipazione del calore basso. Cerchiamo di risolvere il problema di bassa efficienza luminosa, grave decadimento della luce e costo attraverso la modalità "integrazione chip-dissipazione del calore (struttura a due strati). Serie più alta di domande.2.1 Percorso tecniciLa modalità "integrazione chip-dissipazione del calore (struttura a due strati) non solo rimuove la struttura del substrato di alluminio, ma pone anche più chip direttamente sul dissipatore di calore per formare un modulo multi-chip e una singola sorgente luminosa, che è preparata in un integrato ad alta potenza LED Lampade e lanterne, la sorgente luminosa è una singola sorgente luminosa, che è una sorgente luminosa di superficie o una sorgente luminosa a grappolo.2.2 Chiave tecnicaCome migliorare la conducibilità termica del chip e ridurre lo strato di interfaccia di resistenza termica coinvolge questioni come il modello strutturale del sistema di gestione termica, la meccanica dei fluidi e l'applicazione ingegneristica di materiali superconduttori; come controllare efficacemente lo stoccaggio del calore del substrato di dissipazione del calore, pianificare il percorso di dissipazione del calore convettivo e stabilire l'alta efficienza Il sistema di dissipazione del calore a convezione naturale inizia principalmente dalla progettazione della struttura della lampada.2.3 Soluzione tecnicaRidurre lo strato di resistenza termica cambiando la struttura di imballaggio della sorgente luminosa LED, la struttura di dissipazione del calore e la modalità della struttura della lampada; applicare materiali di conducibilità termica super per aumentare la conducibilità termica della fonte di calore del chip; Il flusso d'aria forma convezione naturale per dissipare il calore.2.4 Idee progettualiUn approccio modulare è adottato per preparare lampade LED ad alta potenza. La sorgente luminosa, la dissipazione del calore, la struttura di forma, ecc. sono imballati in un intero modulo e i moduli sono indipendenti l'uno dall'altro. Qualsiasi modulo può essere sostituito separatamente. Quando una parte si guasta, solo il modulo difettoso deve essere sostituito. Sostituire altri moduli o sostituire il tutto per continuare il normale funzionamento. Tutte le parti del modulo della lampada possono essere smontate e assemblate a mani nude, realizzando una manutenzione conveniente, veloce e a basso costo.2.5 Punti di progettazione Per la modularizzazione del sistema, oltre a soddisfare i requisiti di dissipazione del calore e sostituzione delle lampade, deve anche soddisfare i requisiti ottici (efficienza ottica) e i requisiti di styling (mercato) delle lampade di illuminazione a LED.3. Introduzione alla struttura integrata del chip e della dissipazione del calore "Chip-dissipazione integrazione (struttura a due strati) è un nuovo tipo di modalità di imballaggio della sorgente luminosa LED, modalità della struttura e modalità del sistema di gestione termica. Le lampade di illuminazione a LED ad alta potenza preparate utilizzando questo modello tecnologico non solo risolvono completamente il problema della dissipazione del calore, ma risolvono efficacemente anche i problemi come la distribuzione della luce, l'efficienza luminosa, la vita e la manutenzione e hanno sviluppato una lunga vita e un'alta efficienza luminosa. Di prodotti LED ad alta potenza, quali luci stradali, downlight, luci del tunnel, alte luci della baia, fari dell'automobile, luci del paesaggio e altre apparecchiature di illuminazione.
3.1 Caratteristiche tecnice3.1.1 Collegare il chip e la lega di alluminio + matrice composita del materiale superconduttore termico (dissipatore di calore) nel suo complesso, applicare la tecnologia unica di imballaggio LED ad alta potenza e incapsulare più chip direttamente sul substrato di dissipazione del calore, in modo che il chip e il substrato di dissipazione del calore siano più piccoli, e l'intero substrato di dissipazione del calore è una lampada completa, formando un componente integrato di illuminazione a LED ad alta potenza.3.1.2 Il sistema di gestione termica è progettato in base al principio della bionica e viene stabilito il modello di resistenza termica della struttura a due strati con chip integrati e dissipazione del calore, e il calcolo della temperatura di giunzione e la previsione della vita sono effettuati su di esso. La caratteristica della struttura integrata a due strati di dissipazione del calore chip è che il chip sorgente di calore è direttamente incapsulato sul dissipatore di calore. Man mano che la temperatura della fonte di calore aumenta, l'aria scorre nel dissipatore di calore poroso. I fori forniscono un canale di flusso per la convezione dell'aria e il calore è emesso automaticamente per garantire che il chip funzioni normalmente all'interno della gamma di temperatura di uso sicuro. Il sistema avanzato di conduzione del calore e convezione del calore assicurano un buon effetto di dissipazione del calore e migliorano ulteriormente l'efficienza luminosa del chip.3.1.3 Il chip (45mil * 45mi1) è confezionato in modo integrato (il chip è concentrato in una piccola area) per ottenere una sorgente luminosa superficiale con maggiore efficienza luminosa, che ha le caratteristiche di alta densità del flusso luminoso, alto flusso luminoso totale e basso abbagliamento. Attualmente, apparecchi di illuminazione a LED ad alta potenza come lampioni stradali, tunnel, downlight, faretti, ecc. sono stati preparati utilizzando la tecnologia di cui sopra. Inoltre, gli attuali fari automobilistici LED ad alta potenza richiedono ventilatori elettrici per migliorare la dissipazione del calore, che è difficile soddisfare le esigenze delle applicazioni di mercato. I fari automobilistici a LED ad alta potenza raggruppati realizzati con struttura a due strati risolvono il problema dell'utilizzo di sorgenti luminose a LED nell'industria dell'illuminazione automobilistica. Limitazioni dei fari dell'automobile di fabbricazione 3.2 Indicatori tecnici e vantaggi del prodotto (1) Dissipazione efficiente del calore: Utilizzare metodi naturali di dissipazione del calore per risolvere completamente il problema di dissipazione del calore dei LED ad alta potenza (differenza di temperatura <4 gradi Celsius, temperatura del radiatore <60 gradi Celsius, misurata in condizioni di temperatura ambiente> 35 gradi Celsius); (2) Alta corrente: la corrente nominale fornita al chip è 400-450mA ciascuno; (3) Alta efficienza luminosa: l'intero effetto luminoso raggiunge 90,9 lm/W; (4) Lunga vita: > 50 000 h; (5) decadimento a bassa luce: Il risultato della prova del centro nazionale di supervisione e ispezione di qualità dell'apparecchio è: Non c'è decadimento della luce nella prova di vita di 1000 ore; (6) Tipo integrato: Il tipo integrato è COR (Chip On Radiator), cioè, il chip è integrato direttamente sul radiatore, che è completamente diverso dal tipo integrato COB (Chip On Board) che è integrato e legato sul substrato di alluminio. Il chip integrato è un singolo chip, che è una sorgente luminosa superficiale, una singola sorgente luminosa o un tipo di cluster La sorgente luminosa (installata con lente di vetro) emette; (7) l'effetto di illuminazione è lo stesso della sorgente luminosa tradizionale non LED e non cambia le abitudini di consumo della luce degli esseri umani; (8) Struttura semplice: facile da mantenere, nessuna necessità di sostituzione generale.4. Direzione di sviluppo tecnologico dell'industria dell'illuminazione a LED ad alta potenza Attualmente, per il percorso tecnico dell'industria dell'illuminazione a LED ad alta potenza, pensiamo ci siano due opzioni: una è quella di continuare a sviluppare lungo il percorso tecnico di "chip-alluminio substrato-radiatore (struttura a tre strati)"; l'altro è Sviluppare il percorso tecnico "chip-dissipazione del calore (struttura a due strati). "Struttura integrata di dissipazione del calore-chip" è una tecnologia emergente. In questa struttura, ad eccezione del chip, tutto il resto è nuovo di zecca, compresa l'integrazione di dissipazione di calore-chip, imballaggio, alimentazione elettrica, attrezzature complete, test e persino standard, ecc., Rende i prodotti di illuminazione a LED ad alta potenza hanno evidenti vantaggi in termini di vita, efficienza luminosa, qualità, progettazione, controllabilità, costo, ecc., confrontato con il "modello di struttura a tre strati del substrato-radiatore di alluminio del chip", che è la ricerca, l'applicazione e l'industrializzazione dell'illuminazione a stato solido a semiconduttore ad alta potenza e ad alta efficienza della Cina può essere un nuovo campo che può fare molto.
