LED ヒートシンクはどのように熱を放散しますか?

LEDライトのヒートシンクは、緻密に設計された「熱輸送システム」です。その目的は、LED チップによって生成された熱を周囲の空気に迅速に「輸送」し、チップの過熱や故障を防ぐことです。

 

 

このプロセスは主に、熱伝導、熱対流、熱放射という 3 つの基本的な熱伝達の物理的方法に依存します。このプロセスを段階的に見てみましょう。

 

3 段階の熱放散プロセス-

 

ステップ 1: 熱伝導 - 「内部ハイウェイ」

これが熱伝達の出発点であり基礎です。

 

1. 熱源: LED チップに電力が供給されて発光すると、かなりの熱が発生します。この熱は小さなチップ内に集中し、高温の「ホットスポット」を形成します。-

 

2. 経路:

チップはまず金属基板 (通常はアルミニウム基板または MCPCB) にはんだ付けされます。基板のベース層は絶縁性で、その下に導電性アルミニウム層があります。その主な機能は、熱をチップから横方向に急速に伝導することです。

 

この金属基板は、サーマル グリースを使用してヒートシンク本体にしっかりと接着されます。サーマル グリースは微細な空隙 (空気は熱伝導率が低い) を満たし、効率的な熱伝達を確保します。

 

ヒートシンク自体は、熱伝導率の高い材料（アルミニウム、ハイエンド ソリューションの場合は銅など）で作られています。{0}}熱はすべてのフィンを含むヒートシンクの内部構造全体に急速に分散します。

 

ここでの核となる原理は、優れた熱材料と密着性により、熱がヒートシンク全体にわたって「点」源から「面」源に迅速に変換されるということです。

 

 

ステップ 2: 熱対流 - 「空気との相互作用」

これは、最終的に熱を放散するための重要な段階です。

 

1. 表面積の増加: ヒートシンクは、主に限られた体積内で空気にさらされる表面積を最大化するために、フィン付き、円柱状、または針状の構造で設計されています。-。表面積が大きいほど、より多くの空気と接触できます。

 

2. 空気の流れ:

自然対流: 低電力の LED 電球や照明器具の場合は、自然対流で十分です。-ラジエーターの周囲で加熱された空気は密度が低くなって上昇し、周囲の冷たい空気を吸い込んで置き換えます。これにより、継続的で静かな空気循環サイクルが形成され、熱が着実に放散されます。手で感じる「温かさ」はこの熱せられた空気です。

 

強制対流: プロジェクター、自動車のヘッドライト、舞台照明などの高出力 LED の場合、自然対流では不十分です。{0}小型ファンがヒートシンクに追加され、強制空気流を使用して熱放散を劇的に加速します。これは、コンピュータの CPU にファンを追加するのと似ています。

ここでの核となる原理は、大きな表面積と気流を通じて金属ヒートシンクから移動する空気に熱を効率的に伝達することです。

 

ステップ 3: 熱放射 - 「目に見えないヘルパー」

温度のある物体は、電磁波の形でエネルギーを外部に放出します。

ヒートシンクが加熱すると、赤外線エネルギーも外部に放射し、熱の一部を放散します。

LED の熱管理において、熱放射は (特に低温では) あまり寄与しませんが、存在します。ヒートシンクの表面を黒または暗い色に塗装すると、暗い表面ほど放射率が高くなるため、放射冷却が強化されます。ただし、美観と汚れ防止の理由から、ほとんどの市販のヒートシンクは銀白色のままです。{{3}

 

 

 

 

要約: 鮮やかな比喩

冷却システム全体を賑やかな港として想像してください。

LEDチップは「熱貨物」を作り続ける「工場」です。

サーマル グリースと金属基板は、工場と幹線道路を結ぶ「高速貨物高速道路」です。-

ヒートシンク本体は、ポートの大きな保管領域およびドックです。

ヒートシンクフィンはドックのバースの列であり、同時に貨物の積み下ろしの能力を大幅に向上させます。

航空は物資を運ぶ貨物船です。

自然対流は、水流と風による自然輸送に依存しています。

ファン-による強制対流によりタグボートとモーターが配備され、積み降ろしや輸送が加速されます。

 

ポート（冷却システム）が適切に設計されていれば、物品（熱）は迅速に運び出され、工場（LED チップ）が 24 時間年中無休でフル稼働（発光）することが可能になります。{0}}港が混雑したり、バースが不足したり（放熱面積が小さい）、貨物船が利用できない（空気の流れが悪い）場合、荷物が山積みになり、最終的には工場が停止します（LEDの光の減衰や故障）。

 

したがって、優れた LED ヒートシンク設計は、材料 (高い熱伝導率)、構造 (大きな表面積)、通気性 (対流の促進) の 3 つの要素の最適なバランスを実現します。

 

ZP HEATSINK は、20 年間にわたってカスタム ヒートシンク ソリューションを専門としています。 https://www.zpheatsink.com/contact- から要件を送信するか、技術図面を general@zp-aluminium.com に電子メールで送信して、ヒートシンク プロジェクトの最初のステップを開始してください。

 

図面から現実へ、ZP はお客様の達成を支援します。