Тепловое управление

Светодиодные кристаллы гораздо более чувствительны к высоким температурам по сравнению с другими источниками света. КПД светодиода, а также время его жизни ускоренно падает с ростом температуры в активной области светодиода. Практически применимая верхняя граница рабочей температуры светодиода около 80 °С. При этом реальный КПД корпусированных светодиодов или Сhip-on-board (COB) высокой мощности редко достигает 40%, что при их относительно небольших размерах дает достаточно мощный тепловой поток на единицу площади основания светодиода.

В связи с этим появляется несколько проблем, требующих внимания:

  1. Создание подложек для COB, корпусов, способов монтажа, обеспечивающих наименьшее термическое сопротивление между монтажной площадкой светодиода и активной областью кристалла.
  2. Создание систем теплоотвода, соответствующих тепловым требованиям светодиодов и их тепловыделению.

Для решения этих задач применяются методы численного моделирования процессов теплообмена и конвекции с использованием современных программных комплексов. В результате моделирования проводится подбор материалов и поиск конструктивных схем, обеспечивающих оптимальный теплоотвод при минимальной стоимости изделий.

Для решения первой задачи проводились исследования теплообмена в COB с подложками из различных материалов, таких как металлы и керамика. Проводилась оценка термических сопротивлений подложки COB, а также различных способов монтажа COB. В результате для флагманского проекта COB X10 была выбрана подложка на основе Al2O3 и подобраны подходящие методы монтажа.

В частности, выполнялась задача оптимизации геометрических параметров COB X10 для конфигураций из различных материалов. На рисунке ниже представлены полученные картины распределения температуры в COB. В данной работе подбиралась толщина керамической подложки COB, а также исследовалось влияние использования различных материалов подложки и термоклея между подложкой и чипами.

Одной из актуальных задач компании «Оптоган. Новые технологии света» является создание и модернизация ламп, заменяющих лампы накаливания под стандартный патрон E27, для этого необходима разработка компактных и эффективных радиаторов, удовлетворяющих ограничениям на их размеры. Для этого в компании проводятся исследования радиаторов различных по конструкции и материалам.

В качестве материалов для создания новых радиаторов применяются теплопроводящие пластики. Ниже приведена схема теплоотводящей части лампы, выполненной с использованием теплопроводящих пластиков.

Для улучшения теплоотвода радиаторов ретрофитных ламп оптимизируется форма радиатора, подбирается расстояние между ребрами радиатора, производится поиск оптимальной толщины и количества ребер. Также проводится поиск альтернативных дизайнов радиаторов с целью ухода от приевшейся потребителю классической формы с вертикальным оребрением.