Obecnie, wraz z szybkim rozwojem diod LED, z tego trendu korzystają diody LED dużej mocy. Obecnie największym problemem technicznym oświetlenia LED dużej mocy jest odprowadzanie ciepła. Słabe odprowadzanie ciepła prowadzi do zasilania diod LED i kondensatorów elektrolitycznych. Stała się krótką deską do dalszego rozwoju oświetlenia LED. Przyczyna przedwczesnego starzenia się źródła światła LED.
W schemacie lampy wykorzystującej źródło światła LED, ponieważ źródło światła LED pracuje przy niskim napięciu (VF=3,2V) i wysokim natężeniu prądu (IF=300-700mA), więc ciepło jest bardzo duże. Przestrzeń tradycyjnych lamp jest wąska, a grzejnik o małej powierzchni ma trudności z szybkim odprowadzeniem ciepła. Pomimo przyjęcia różnych schematów chłodzenia, wyniki są niezadowalające, a oświetlenie LED staje się problemem bez rozwiązania.
Obecnie po włączeniu źródła światła LED 20%-30% energii elektrycznej zamieniane jest na energię świetlną, a około 70% energii elektrycznej na energię cieplną. Dlatego kluczową technologią projektowania konstrukcji lamp LED jest możliwie najszybsze wyeksportowanie jak największej ilości energii cieplnej. Energia cieplna musi zostać rozproszona poprzez przewodzenie ciepła, konwekcję ciepła i promieniowanie cieplne.
Przeanalizujmy teraz, jakie czynniki powodują wystąpienie temperatury złącza LED:
1. Wewnętrzna wydajność obu nie jest wysoka. Kiedy elektron łączy się z dziurą, foton nie może zostać wygenerowany w 100%, co zwykle zmniejsza szybkość rekombinacji nośnika obszaru PN z powodu „upływu prądu”. Prąd upływu razy napięcie to moc tej części. Oznacza to, że zamienia się w ciepło, ale ta część nie zajmuje głównego składnika, ponieważ wydajność wewnętrznych fotonów jest już bliska 90%.
2. Żaden z fotonów generowanych wewnątrz nie może wystrzelić na zewnątrz chipa, a jednym z głównych powodów, dla którego ostatecznie przekształcana jest ona w energię cieplną, jest to, że ta, zwana zewnętrzną wydajnością kwantową, wynosi tylko około 30%, z czego większość jest przekształcana na ciepło.
Dlatego też odprowadzanie ciepła jest ważnym czynnikiem wpływającym na intensywność świecenia lamp LED. Radiator może rozwiązać problem rozpraszania ciepła przez lampy LED o słabym oświetleniu, ale radiator nie jest w stanie rozwiązać problemu rozpraszania ciepła przez lampy o dużej mocy.
Rozwiązania chłodzące LED:
Rozpraszanie ciepła przez diodę LED zaczyna się głównie od dwóch aspektów: rozpraszanie ciepła przez chip LED przed i po opakowaniu oraz rozpraszanie ciepła przez lampę Led. Rozpraszanie ciepła przez chip LED jest głównie związane z procesem wyboru podłoża i obwodu, ponieważ każda dioda LED może stworzyć lampę, więc ciepło generowane przez chip LED jest ostatecznie rozpraszane w powietrzu przez obudowę lampy. Jeśli ciepło nie zostanie dobrze rozproszone, pojemność cieplna chipa LED będzie bardzo mała, więc jeśli zgromadzi się trochę ciepła, temperatura połączenia chipa szybko wzrośnie, a jeśli będzie pracował w wysokiej temperaturze przez długi czas, żywotność zostanie szybko skrócona.
Ogólnie rzecz biorąc, grzejniki można podzielić na chłodzenie aktywne i chłodzenie pasywne w zależności od sposobu usuwania ciepła z grzejnika. Pasywne odprowadzanie ciepła polega na naturalnym rozpraszaniu ciepła źródła ciepła źródła światła LED do powietrza przez radiator, a efekt rozpraszania ciepła jest proporcjonalny do wielkości radiatora. Aktywne chłodzenie polega na wymuszonym odbieraniu ciepła emitowanego przez radiator przez urządzenie chłodzące, takie jak wentylator. Charakteryzuje się wysoką efektywnością odprowadzania ciepła i niewielkimi rozmiarami urządzenia. Chłodzenie aktywne można podzielić na chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą, chłodzenie rurkami cieplnymi, chłodzenie półprzewodników, chłodzenie chemiczne i tak dalej.
Ogólnie rzecz biorąc, zwykłe grzejniki chłodzone powietrzem powinny naturalnie wybierać metal jako materiał grzejnika. Dlatego w historii rozwoju grzejników pojawiły się także następujące materiały: grzejniki z czystego aluminium, grzejniki z czystej miedzi oraz technologia łączenia miedzi i aluminium.
Ogólna skuteczność świetlna diody LED jest niska, co powoduje wysoką temperaturę złącza, co skutkuje skróceniem żywotności. Aby przedłużyć żywotność i obniżyć temperaturę złącza, należy zwrócić uwagę na problem odprowadzania ciepła.