- Ukendt
Vigtig viden om køling af LED
Når LED-driftstemperaturen ændres, vil der også ske en ændring af farvetemperaturen. Med hvidt lys for eksempel, kan en stigning i chip-temperaturen føre til, at en 'varmere' farve udsendes fra LED'en. Hvis der desuden er en variation i chip-temperaturer på tværs af lysdioderne i den samme matrix, kan der udsendes et interval af farvetemperaturer, hvilket påvirker enhedens kvalitet og kosmetiske udseende.
Opretholdelse af den korrekte chip-temperatur på LED'en kan ikke kun forlænge levetiden, men kan også føre til, at der produceres mere lys, og der kan derfor være behov for færre LED'er for at opnå den ønskede effekt.
Newtons lov om køling fastslår at tabet af varme er proportionalt med temperaturforskellen imellem det varmeafgivendes 'krop' og dens omgivelser. Som følge deraf vil en komponents temperatur stige indtil den når ligevægtstemperaturen. Denne kan være så høj at komponenten beskadiges eller helt ødelægges. I sådanne tilfælde er det nødvendigt at tage yderligere skridt til at kontrollerer og styre temperaturen.
Varmen i en komponent overføres til omgivelserne fra komponentens overflade. Jo større denne er, jo bedre køles den, hvorfor der i mange tilfælde anvendes køleplader.
Ingen metaloverflader er helt jævn og glat. To metaloverflader oven på hinanden, vil derfor aldrig give 100% kontakt. Der vil altid være en lille luftspalte eller hulrum imellem dem. Ved at bruge en 'kølepasta' imellem de to overflader, vil der opnås fuld kontakt, og derved den bedst mulige varmeoverførsel.
Hærdende produkter som RTV'er (Room Temperature Vulcanising) eller epoxyforbindelser kan i nogle tilfælde være et godt valg, hvis de samtidig skal bruges som bindemateriale. Materialer som 'gap fillere' og faseskiftende materialer er også en mulighed. Under produktudvælgelsesprocessen er det altid vigtigt at der sættes spørgsmålstegn ved, om et hærdende produkt er nødvendigt for at hjælpe med at holde kølepladen på plads, eller om et ikke-hærdende termisk interfacemateriale er mere passende for at muliggøre reparation og vedligehold.
Silikone- og silikonefri ikke-hærdende termiske pastaprodukter er også tilgængelige; silikoneprodukterne tilbyder en højere øvre temperaturgrænse på 200 ° C og en lavere viskositet på grund af den anvendte silikoneolie. Dette fører os til næste detalje i produktudvælgelse, da brug af produkter, der er baseret på- eller indeholder silikone, muligvis ikke er tilladt i visse applikationer. Dette kan skyldes en række faktorer, herunder påføringskrav eller hvor problemer der opstår i rengørings- eller klæbeprocesser, iagttages. Sådanne problemer skyldes migration af siloxaner med lav molekylvægt; disse flygtige arter kan sænke overfladespændingen på et underlag, hvilket gør dem ekstremt vanskelige at rengøre eller vedhæfte. Desuden kan migrering af siloxaner med lav molekylvægt føre til fejl i elektroniske applikationer på grund af deres isolerende karakter.
En anden mulighed for at lede varme væk fra elektroniske enheder er at anvende en termisk ledende støbemasse. Disse produkter er designet til at tilbyde beskyttelse af enheden mod angreb fra det omliggende miljø, samtidig med at de også tillader varme, der genereres i enheden, at blive spredt til dens omgivelser. I dette tilfælde bliver støbemassen til kølelegemet og leder termisk energi væk fra enheden. Disse støbemassers indhold kan hjælpe med til at reflekterer lyset i den ønskede retning og på den ønskede måde. Mulighederne er mange med en bred vifte af epoxy-, polyuretan- og silikonekemi.
De forskellige kemityper giver en række forskellige egenskaber, der nøje skal overvejes afhængigt af kravene til slutproduktet. Et polyuretanmateriale giver fremragende fleksibilitet, især ved lave temperaturer, en stor fordel i forhold til et epoxyprodukt. En silikone støbemasse kan også matche denne fleksibilitet ved lave temperaturer samt tilbyde en overlegen ydeevne ved høj temperatur, langt over de andre tilgængelige kemikalier. Silikoneprodukterne er også typisk dyrere. Epoxysystemer er meget hårde og tilbyder fremragende beskyttelse i forskellige hårde miljøer. Det er hårde materialer med lave termiske ekspansionskoefficienter. I nogle tilfælde kan der indbygges en grad af fleksibilitet i produktet.
Den konstante minimeringstrend – sammenkoblet med moderne high power enheder – har forårsaget at effektiv termisk kontrol er en nødvendig del af moderne elektronikdesign. Markedet for LED belysning er blot et eksempel.
Varmeledende pasta produkter byder også på løsninger der forhøjer effektivitet ved udviklingen af grønne energier, lige som nogle produkter er udviklet specielt til elektronik der har at gøre med vandmiljø.
Electrolube har et bredt udvalg af varmeledende produkter, rækkende lige fra HTC silikonefrie og HTS silikoneholdige pastaer, gap filling pastaer og pads, Phase Changing materialer til TBS'er (termiske lime), RTV'er (Room Temperature Vulcanising), til termiske indstøbningsmasser i såvel Epoxy som i Polyuretan, med termooverførselsværdier på 0,9W/mK til 5,5W/mK.
Cypax er agent for Electrolube.
Yderligere oplysninger om materialer og anvendelse kan fås hos Cypax.
Otto Thierry Hansen
Cypax A/S
oh@cypax.dk
2020-05