التحدي التقني الأكبر لتركيبات الإضاءة LED في الوقت الحاضر هو تبديد الحرارة. أدى سوء تبديد الحرارة إلى أن يصبح مصدر طاقة محرك LED والمكثفات الإلكتروليتية من أوجه القصور في التطوير الإضافي لتركيبات إضاءة LED، والسبب في التقادم المبكر لمصادر ضوء LED.
في نظام الإضاءة الذي يستخدم مصدر ضوء LV LED، نظرًا لحالة العمل لمصدر ضوء LED عند الجهد المنخفض (VF=3.2V) والتيار العالي (IF=300-700mA)، فإنه يولد الكثير من الحرارة. تتميز تجهيزات الإضاءة التقليدية بمساحة محدودة، ومن الصعب على المشتتات الحرارية ذات المساحة الصغيرة أن تبدد الحرارة بسرعة. على الرغم من استخدام حلول تبديد الحرارة المختلفة، إلا أن النتائج كانت غير مرضية وأصبحت مشكلة غير قابلة للحل بالنسبة لتركيبات الإضاءة LED. نحن نسعى دائمًا للعثور على مواد تبديد الحرارة بسيطة وسهلة الاستخدام ذات توصيل حراري جيد وتكلفة منخفضة.
في الوقت الحاضر، عند تشغيل مصادر ضوء LED، يتم تحويل حوالي 30% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية، ويتم تحويل الباقي إلى طاقة حرارية. ولذلك، فإن تصدير الكثير من الطاقة الحرارية في أسرع وقت ممكن هو تقنية أساسية في التصميم الهيكلي لمصابيح LED. يجب أن تتبدد الطاقة الحرارية من خلال التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع. فقط من خلال تصدير الحرارة في أسرع وقت ممكن، يمكن تقليل درجة حرارة التجويف داخل مصباح LED بشكل فعال، وحماية مصدر الطاقة من العمل في بيئة ذات درجة حرارة عالية لفترة طويلة، والشيخوخة المبكرة لمصدر ضوء LED الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة على المدى الطويل -يجب تجنب تشغيل درجة الحرارة.

مسار تبديد الحرارة لتركيبات الإضاءة LED
نظرًا لأن مصادر ضوء LED نفسها لا تحتوي على الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة فوق البنفسجية، فإنها لا تحتوي على وظيفة تبديد الحرارة الإشعاعية. لا يمكن تصدير مسار تبديد الحرارة لتركيبات الإضاءة LED إلا من خلال المشتت الحراري المدمج بشكل وثيق مع لوحة الخرز LED. يجب أن يتمتع المبرد بوظائف التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع الحراري.
أي مشعاع، إلى جانب قدرته على نقل الحرارة بسرعة من مصدر الحرارة إلى سطح المشعاع، يعتمد بشكل أساسي على الحمل الحراري والإشعاع لتبديد الحرارة في الهواء. التوصيل الحراري يحل فقط مسار نقل الحرارة، في حين أن الحمل الحراري هو الوظيفة الرئيسية للمشتتات الحرارية. يتم تحديد أداء تبديد الحرارة بشكل أساسي من خلال منطقة تبديد الحرارة والشكل وكثافة الحمل الحراري الطبيعي، والإشعاع الحراري ليس سوى وظيفة مساعدة.
بشكل عام، إذا كانت المسافة من مصدر الحرارة إلى سطح المشتت الحراري أقل من 5 مم، طالما أن التوصيل الحراري للمادة أكبر من 5، فيمكن تصدير حرارتها، ويجب أن يتم تبديد بقية الحرارة يهيمن عليها الحمل الحراري.
لا تزال معظم مصادر الإضاءة LED تستخدم حبات LED ذات الجهد المنخفض (VF=3.2V) والتيار العالي (IF=200-700mA). بسبب الحرارة العالية المتولدة أثناء التشغيل، يجب استخدام سبائك الألومنيوم ذات الموصلية الحرارية العالية. عادة ما تكون هناك مشعات من الألومنيوم المصبوب، ومشعات من الألومنيوم المبثوق، ومشعات من الألومنيوم المختوم. مشعاع الألمنيوم المصبوب عبارة عن تقنية لأجزاء الصب بالضغط، حيث يتم صب سبائك الألومنيوم والنحاس والزنك السائل في منفذ التغذية لآلة الصب، ثم يتم صبها بواسطة آلة الصب بالقالب لإنتاج مشعاع ذو شكل محدد بواسطة قالب مصمم مسبقاً.

مشعاع من الألومنيوم المصبوب
يمكن التحكم في تكلفة الإنتاج، ولكن لا يمكن جعل أجنحة تبديد الحرارة رقيقة، مما يجعل من الصعب زيادة مساحة تبديد الحرارة. مواد الصب بالقالب شائعة الاستخدام لأحواض حرارة مصابيح LED هي ADC10 وADC12.

المبرد الألومنيوم المضغوط
إن ضغط الألومنيوم السائل لتشكيله من خلال قالب ثابت، ومن ثم قطع القضيب إلى الشكل المطلوب للمشتت الحراري من خلال التصنيع، يؤدي إلى تكاليف معالجة أعلى في المراحل اللاحقة. يمكن جعل أجنحة تبديد الحرارة رفيعة جدًا، مع أقصى توسع لمنطقة تبديد الحرارة. عندما تعمل أجنحة تبديد الحرارة، فإنها تشكل الحمل الحراري للهواء تلقائيًا لتوزيع الحرارة، ويكون تأثير تبديد الحرارة جيدًا. المواد المستخدمة بشكل شائع هي AL6061 وAL6063.

مشعاع ألومنيوم مختوم
يتم تحقيق ذلك عن طريق ختم وسحب ألواح الفولاذ وسبائك الألومنيوم باستخدام آلات التثقيب والقوالب لتشكيل مشعات على شكل كوب. تتميز المشعاعات المختومة بحواف داخلية وخارجية ناعمة، ولكن مساحة تبديد الحرارة محدودة بسبب عدم وجود أجنحة. مواد سبائك الألومنيوم شائعة الاستخدام هي 5052، 6061، و6063. تتميز أجزاء الختم بالجودة المنخفضة والاستخدام العالي للمواد، مما يجعلها حلاً منخفض التكلفة.
تعتبر الموصلية الحرارية لمشعات سبائك الألومنيوم مثالية ومناسبة لمصادر الطاقة ذات التيار الثابت المعزولة. بالنسبة لإمدادات الطاقة ذات التيار المستمر غير المعزولة، فمن الضروري عزل التيار المتردد والتيار المستمر، وإمدادات الطاقة ذات الجهد العالي والمنخفض من خلال التصميم الهيكلي لتركيبات الإضاءة من أجل الحصول على شهادة CE أو UL.

مشعاع ألومنيوم مطلي بالبلاستيك
إنه بالوعة حرارية مع غلاف بلاستيكي موصل للحرارة وقلب من الألومنيوم. يتم تشكيل قلب تبديد الحرارة من البلاستيك والألومنيوم الموصل للحرارة دفعة واحدة على آلة التشكيل بالحقن، ويتم استخدام قلب تبديد الحرارة من الألومنيوم كجزء مدمج، الأمر الذي يتطلب معالجة ميكانيكية مسبقًا. يتم توصيل حرارة خرزات LED بسرعة إلى البلاستيك الحراري الموصل من خلال قلب تبديد الحرارة المصنوع من الألومنيوم. يستخدم البلاستيك الحراري الموصل أجنحته المتعددة لتشكيل تبديد الحرارة بالحمل الحراري للهواء ويشع بعض الحرارة على سطحه.
تستخدم مشعات الألومنيوم المغلفة بالبلاستيك بشكل عام الألوان الأصلية للبلاستيك الموصل للحرارة، الأبيض والأسود. تتمتع مشعات الألومنيوم المغلفة بالبلاستيك الأسود بتأثيرات أفضل في تبديد الحرارة الإشعاعية. البلاستيك الموصل الحراري هو نوع من المواد البلاستيكية الحرارية التي يسهل تشكيلها من خلال القولبة بالحقن بسبب سيولتها وكثافتها وصلابتها وقوتها. إنها تتمتع بمقاومة ممتازة لدورات الصدمات الحرارية وأداء عزل ممتاز. تتمتع المواد البلاستيكية الموصلة للحرارة بمعامل إشعاع أعلى من المواد المعدنية العادية.
كثافة البلاستيك الموصل للحرارة أقل بنسبة 40% من كثافة الألمنيوم والسيراميك. بالنسبة للمشعات من نفس الشكل، يمكن تقليل وزن الألومنيوم المطلي بالبلاستيك بمقدار الثلث تقريبًا؛ بالمقارنة مع جميع مشعات الألومنيوم، فهي تتميز بتكاليف معالجة أقل، ودورات معالجة أقصر، ودرجات حرارة معالجة أقل؛ المنتج النهائي ليس هشا. يمكن للعملاء توفير آلات القولبة بالحقن الخاصة بهم لتصميم المظهر المختلف وإنتاج تركيبات الإضاءة. يتميز مشعاع الألمنيوم المغلف بالبلاستيك بأداء عزل جيد ويسهل اجتياز لوائح السلامة.

مشعاع بلاستيكي عالي التوصيل الحراري
لقد تطورت مشعات بلاستيكية عالية التوصيل الحراري بسرعة في الآونة الأخيرة. المشعات البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية العالية هي نوع من جميع أنواع المبردات البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية أعلى بعشرات المرات من البلاستيك العادي، حيث تصل إلى 2-9 واط / م، ولها قدرة ممتازة على التوصيل الحراري والإشعاع؛ نوع جديد من مواد العزل وتبديد الحرارة التي يمكن تطبيقها على مصابيح الطاقة المختلفة، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مصابيح LED المختلفة التي تتراوح من 1 وات إلى 200 وات.
يمكن للبلاستيك عالي التوصيل الحراري أن يتحمل التيار المتردد 6000 فولت وهو مناسب لاستخدام مصدر طاقة التيار الثابت غير المعزول ومصدر طاقة التيار الثابت الخطي عالي الجهد لـ HVLED. تجعل تركيبات الإضاءة LED هذه سهلة اجتياز فحوصات السلامة الصارمة مثل CE وTUV وUL وما إلى ذلك. تعمل HVLED في حالة الجهد العالي (VF=35-280VDC) والتيار المنخفض (IF=20-60mA)، مما يقلل الحرارة جيل من لوحة حبة HVLED. يمكن تصنيع مشعات بلاستيكية ذات موصلية حرارية عالية باستخدام آلات التشكيل بالحقن أو البثق التقليدية.
بمجرد تشكيله، المنتج النهائي لديه نعومة عالية. تحسين الإنتاجية بشكل كبير، مع مرونة عالية في تصميم التصميم، مما يسمح للمصممين بالاستفادة الكاملة من مفاهيم التصميم الخاصة بهم. المبرد البلاستيكي ذو الموصلية الحرارية العالية مصنوع من بلمرة PLA (نشا الذرة)، وهي قابلة للتحلل بالكامل، وخالية من البقايا، وخالية من التلوث الكيميائي. لا تحتوي عملية الإنتاج على تلوث بالمعادن الثقيلة ولا مياه صرف صحي ولا غاز عادم، مما يلبي المتطلبات البيئية العالمية.
إن جزيئات PLA الموجودة داخل المشتت الحراري البلاستيكي عالي التوصيل الحراري معبأة بكثافة بأيونات معدنية نانوية، والتي يمكن أن تتحرك بسرعة في درجات حرارة عالية وتزيد من طاقة الإشعاع الحراري. تتفوق حيويتها على أجسام تبديد الحرارة المصنوعة من المواد المعدنية. إن المشتت الحراري البلاستيكي ذو الموصلية الحرارية العالية مقاوم لدرجات الحرارة المرتفعة ولا ينكسر أو يتشوه لمدة خمس ساعات عند 150 درجة مئوية. عند تطبيقه مع حل محرك IC بتيار ثابت خطي عالي الجهد، فإنه لا يتطلب مكثفات إلكتروليتية أو محاثات كبيرة الحجم، مما يحسن بشكل كبير من عمر مصابيح LED. إنه حل إمداد الطاقة غير المعزول بكفاءة عالية وتكلفة منخفضة. مناسبة بشكل خاص لتطبيق أنابيب الفلورسنت ومصابيح التعدين عالية الطاقة.
يمكن تصميم مشعات بلاستيكية ذات موصلية حرارية عالية مع العديد من أجنحة تبديد الحرارة الدقيقة، والتي يمكن جعلها رقيقة جدًا لتحقيق أقصى قدر من توسيع منطقة تبديد الحرارة. عندما تعمل أجنحة تبديد الحرارة، فإنها تقوم تلقائيًا بتكوين الحمل الحراري للهواء لتوزيع الحرارة، مما يؤدي إلى تأثير أفضل لتبديد الحرارة. يتم نقل حرارة خرزات LED مباشرة إلى جناح تبديد الحرارة من خلال البلاستيك عالي التوصيل الحراري، ويتم تبديدها بسرعة من خلال الحمل الحراري للهواء والإشعاع السطحي.
تتمتع المشعات البلاستيكية ذات الموصلية الحرارية العالية بكثافة أخف من الألومنيوم. تبلغ كثافة الألومنيوم 2700 كجم/م3، بينما تبلغ كثافة البلاستيك 1420 كجم/م3، أي ما يقرب من نصف كثافة الألومنيوم. لذلك، بالنسبة للمشعات من نفس الشكل، يكون وزن المشعات البلاستيكية 1/2 فقط من الألومنيوم. والمعالجة بسيطة، ويمكن تقصير دورة التشكيل بنسبة 20-50%، مما يقلل أيضًا من تكلفة الطاقة.