LED belysning moduler: tager varmen ud af situationen af ​​Joseph Marie

Appellen af ​​at bruge lysdioder i belysning vokser hurtigt. De mange og væsentlige fordele ved at bruge moduler, der inkorporerer en matrix af lysdioder bliver anerkendt af konstruktører i flere vigtige industrisektorer, herunder rumfart, arkitektonisk belysning, og "guldæg" bilmarkedet.

Attributter såsom design fleksibilitet, lavt strømforbrug, selv og pålideligt lys, og lang levetid skelne LED moduler fra design baseret på traditionelle glødelamper og lysstofrør. Lysdioder kan også have afsmittende fordele, såsom høj grad at reducere størrelsen og kompleksiteten af ​​modulet og forenkling af linsen design.

Et godt eksempel på nogle andre fordele ved LED-belysning fremgår af en ansøgning i kabinen af en passagerfly. En eftermontering LED enhed, der udskiftet en fluorescerende-rør belysning modul aktiveret fint kontrolleret dæmpning og også stemningsbelysning ved brug af forskelligt farvede lysdioder.

Varmestyring

Måske den mest udfordrende problem, når realisere et modul design, der bruger lysdioder er at styre temperaturen af ​​individuelle enheder kryds under normal drift. Hvis betydelig mængde varme, der produceres ved alle enheder i et modul ikke håndteres korrekt, så krydset temperaturerne kan nå op på et niveau, hvor lysdioderne forventede levetid forkortes og pålidelighed er kompromitteret (se links).

LED moduler omfatter typisk en matrix af mange overflademonterede enheder. Disse lysdioder er loddet til en ætset kobberlag, der giver de forbinder mellem de enkelte lysdioder samt andre passive og aktive komponenter, der er nødvendige for at fuldende kredsløbet. Den lille størrelse af lysdioder og den tætte nærhed, som de kan monteres betyder, at designerne har en enorm mængde af design frihed og kan opnå komplekse belysning mønstre med høje niveauer af lysstyrke.

Ætset kobber kredsløb er adskilt fra en basisplade - som regel lavet af aluminium - af en termisk effektiv, elektrisk isolering dielektrisk materiale. De egenskaber og evner i den dielektriske lag er nøglen til design fleksibilitet og ydeevne af det samlede modul.

Dielektriske materialer er lavet ved at blande termisk effektive materialer som aluminium og bornitrid med andre ingredienser, for at give en fleksibel endnu elastisk belægning på bundpladen. En vigtig egenskab ved det dielektriske lag er den mængde elektrisk isolering det giver mellem kobber på oversiden og den metalliske bundplade på undersiden. Dette er kendt som sin dielektrisk styrke. Et typisk dielektrisk materiale kan have en dielektrisk styrke på omkring 800 V /mil og overtrækkes på bundpladen til en tykkelse på 8-12 mils (1 mil = 1 tomme-3 = 25,4 um).

Dielectric materialer, der anvendes på isolerede metal printkort har normalt en varmeledningsevne figur i regionen 3W /mK. Det er cirka 10 gange så stor ydeevne opnås ved FR4 (flammehæmmer vævet glasfiberarmeret epoxyharpiks) PCB materiale.

Endnu et centralt krav i den dielektriske lag er at være i stand til at kompensere for de forskellige koefficienter for termisk udvidelse af kobber spor på oversiden af ​​montage og aluminium bundplade /varme sprederen på undersiden.

Går tredimensionelle

Flade plader af isolerede metal kredsløb bestående af kobberfolie, en dielektrisk lag og en aluminium bundplade har været tilgængelige i flere år. I øjnene på den fremsynede LED-modul designer, har det største problem været, at flade plader af isolerede metal kredsløb begrænse dem til 2D figurer.

For at løse disse begrænsninger er nye dielektriske materialer bliver tilgængelige, der har et lavt modul, hvilket betyder, at de er kompatible med mekanisk stress og belastning. Disse materialer ikke kun rumme udvidelseskoefficienten af ​​metal elementer i konstruktionen, men også gør det muligt dele, der skal formes til vinkelret, og endda gennem 360 & # 730;. Dette gør det muligt for designere at realisere komplekse-formede design og dem, der danner en komplet cirkel med enten interne eller eksterne kobber spor.

Ved projektering med nye, formbare isoleret metal kredsløb materialer er det muligt at route sporene omkring hjørner , som afhjælper behovet for at anvende stik og hårde ledninger. Der er flere fordele til dette, herunder forbedrede driftssikkerhed som følge af at have færre kryds og interconnects. På trods af den lidt højere omkostninger af nye materialer, er de samlede omkostninger reduceres, fordi færre komponenter er nødvendige, og montagetiden reduceres.

Styrke og holdbarhed

LED'er selv er i sig selv driftssikre. Montering dem på metal baserede printkort kun tjener til at øge deres robusthed og at det færdige modul, der giver fremragende modstandsdygtighed over for vibrationer og mekaniske stød.

Automotive Lighting klynger giver et godt eksempel på, hvordan LED-moduler kan levere en bedre præstation sammenlignet med traditionelle glødelamper. On-køretøj applikationer oplever højt vibrations- og brede driftstemperaturområder, som kan forårsage for tidlig svigt af glødelamper. I nogle driftsbetingelser lysdioder kan vare op til 100.000 timer, hvilket betyder, at de ikke bør kræve nogen opmærksomhed for livet af køretøjet.

Lange levetid lysdioder forenkler også designernes opgave, fordi det er mindre vigtigt at gøre belysningsmodulet tilgængelig for service i det færdige produkt. Dette kan resultere i en pænere, mere integreret installation og også i potentielle omkostningsbesparelser.

Temperatur modellering

Thermal analyse software pakker er til rådighed til at hjælpe bevise LED baseret modul designs, før de er forpligtet til at fremstille .

Disse softwarepakker indsamle data fra en integreret database om LED ydeevne og specifikationer sammen med de andre enheder, der er monteret på den isolerede metal kredsløb. Disse data er kombineret med andre oplysninger om elementer af designet, herunder kobber spor, magt og jorden fly, og vias. Den samles oplysninger behandles derefter for at producere en nøjagtig gengivelse af den termiske ydeevne af designet.

Brugervenlige grafiske fremstillinger af resultaterne gør det muligt for design ingeniør til hurtigt at udpege områder, der kan kræve opmærksomhed, helt ned til komponent og spore niveau.

Termisk analyse software kan medføre betydelige kommercielle og design fordele ved at hjælpe hastighed time to market og reducere antallet af iterationer, der er nødvendige for at nå en produktion-ready løsning.

Denne artikel blev skrevet af Lewis Bellah. Besøg vores hjemmeside på http://matteroflights.com/~~number=plural og http://matteroflights.com/category/lighting-fixtures/for~~number=plural flere detaljer.