"Теплосток Пластик " теплорассеивающие (теплопроводящие ) пластмассы

Проблема отвода нежелательного тепла становиться в последнее время одной из центральных проблем разработчиков высокомощных светильников на основе LED технологий .

Выделяющееся при работе генерирующих свет кристаллов тепло необходимо постоянно отводить в окружающее пространство. В противном случае он перегревается ,что резко сокращает ресурс работы кристалла ( одно из главных конку-рентных преимуществ LED технологий ), приводит к его термическому пробою.

Анализ трех составляющих выделяемого LED кристаллом тепла (тепловое излучение , конвекция , теплопроводность ) показывает , что основное тепло ( >90 %) передается на его металлическую подложку ( фрагмент корпуса лампы) за счет теплопроводности . Лишь 5% тепла уходят в виде теплового (инфракрасного ) излучения.
Буквально с точностью наоборот выделяется тепло от обычных ламп накаливания : 90% - излучением, 5% теплопроводностью ( в цоколь )





Это означает , что наработанные десятилетиями технические решения по поддержанию теплового режима ламп накаливания абсолютно не приемлемы при проектировании LED светильников .






В подавляющем большинстве случаев для отвода тепла от кристалла и последующего теплорассеяния используются металлические ( как правило алюминиевые ) радиаторы.

Казалось бы позиции алюминия здесь незыблемы и не подлежат пересмотру ?

Однако , теплорассеивающие пластмассы являются достойным конкурентом алюминию.

Об этом свидетельствуют многочисленные эксперименты, и в т.ч. приведенные в этой табл
результаты сравнительных тепловых испытаний одинаковых по форме и размерам радиаторов охлаждения мощного LED светильника фирмы LG ,Корея Рис 2 изготовленных из алюминия и ТРПК ( их теплопроводности отличаются более чем в 30 раз ! )

Температурные поля двух этих радиаторов практически совпадают , подтверждая те самым выводы теоретического анализа,
что увеличение теплопроводности материалов радиатора выше пороговых значений в ( 5-10 wt/mK ) практически не приводит уже к увеличению теплорассеивающих характеристик изготовленных из них радиаторов

Экспериментальное сравнение ( LG,Корея ) температурных полей светильника формата МR16 с радиаторами охлаждения , изготовленными из алюминия и ТРПК марки "ТЕПЛОСТОК" ( теплопроводность 5-10 Wt\mK ) фирмы СПЕЦПЛАСТ-М, (Россия)


Таким образом доказано:
-теплопроводящая способность алюминия востребована в реальных системах естественного охлаждения LED светильников всего лишь на 5 % !.

-применение для изготовления радиаторов естественного охлаждения материалов с теплопроводностью выше
( 5-10 wt/mK ) технически избыточно !!.

Радиаторы одинаковых размеров , изготовленные из разных по стоимости и свойствам материалов ( ТРПК, железо, алюминий,медь и серебро ) будут охлаждать тепловыделяющий обьект при естественном охлаждении практически одинаково .

При практически одинаковой теплорассеивающей способности ТРПК по ряду технико-экономических характеристик имеют значительные преимущества перед алюминием :

Организация охлаждения LED кристаллов с применением теплорассеивающих пластмасс

В зависимости от степени интеграции LED кристалла с деталями светильников изготовленными из ТРПК можно условно рассматривать три уровня применения ТРПК в этих изделиях.

-начальный уровень состоит в прямой замене металлов ( в существующих конструкциях радиаторов охлаждения ) на теплорассеивающие пластмассы .


Это позволяет не только существенно снизить вес и стоимость радиатора, но и дает дополнительную возможность за счет грамотного конструирования (в формате т.н 3D дизайна ) существенно увеличить
теплопроизводительность радиатора при сохранении установочных габаритов
.

Классический пример : переход при одинаковых установочных размерах
от традиционной (в 2D формате) ребристой ( пластинчатой ) формы радиаторов к игольчатой ( штырьковой , PIN ) форме дает увеличение эффективность охлаждения радиатора на 60-100 %.

Для вновь разрабатываемых конструкций радиаторов
из ТРПК целесообразно дополнительно увеличить эффективность охлаждения за сче тмаксимально полного использования "свободных" ( не занятых функциональными элементами ) объёмов конкретных конструкций светильников
( например переход от классической квадратной конфигурации основания радиаторов на круглые , овальные и другие формы )

- оптимальный уровень соответствует современному уровню внедрения ТРПК и характеризуется применением в LED светильниках максимально возможного количества изготовленных из ТРПК деталей "двойного" назначения


Это могут быть как фрагменты корпуса , как ,например у светильников формата MR16 ( производиться фирмами Phillips , Iwasaki , разрабатываются фирмой LG ) ,так и целые корпуса полностью изготовленные из
теплорассеивающих пластмасс .

Монокорпус мощного промышленного прожектора фирмы "ИНТЕССО" Россия , изготовленный из теплорассеивающей пластмассы "ТЕПЛОСТОК"

Светодиоды в этих конструкциях могут быть непосредственно закреплены в отлитые с малыми допусками гнезда внутри корпуса


..



Внешняя поверхность этих корпусов в районе крепления светодиодов выполнена в виде ребер .
Выделяемое LED тепло напрямую , кратчайшим путем выводится на развитую внеш-нюю теплорассеивающую поверхность .
Весь корпус фонаря выполняет здесь фактически функцию радиатора охлаждения





-перспективный уровень подразумевает самую тесную интеграцию , непосредственное расположение LED кристалла на поверхности некоторого изделия из ТРПК.



Это может быть монтажная ( печатная плата ) внешняя сторона которой выполнена в виде ребристого ( либо игольчатого ) радиатора .





Наиболее перспективен вариант , когда LED кристалл располагается непосредственно в некотором "сборочном" модуле, выполненным из ТРПК .

Традиционная технология (многооперационная сборка )

6 материалов
-теплопроводящая подложка
-металлический лист для корпуса
- литьевой алюминиевый сплав
-пластмасса прозрачная для линз
- пластмасса для корпуса
-светоотражающее покрытие рефлектора
- металлический лист для рефлектора


6 технологий

-изготовление теплоотводящей подложки
- изготовление металлического корпуса
-литьё алюминиевого радиатора
- отливка пластмассовых корпуса и линз
-штамповка металлического рефлектора
- нанесение светоотражающего покрытия

Интегрированный модуль на основе теплорассеивающих
пластмасс пластмасс (малооперационная сборка)

3 материала !
-теплорассеивающая пластмасса
-пластмасса прозрачная для линз
-светоотражающее покрытие рефлектора
- отливка пластмассовых деталей ( линза,модуль)

2 технологии !!
- отливка пластмассовых деталей ( линза ,модуль )
-нанесение светоотражающего покрытия рефлектора

Этот модуль должен выполнять одновременно несколько функций:

- эффективно ( в силу малого теплового сопротивления конструкции } рассеивать ,практически по всем направлениям генерируемое кристаллом тепло
- управлять ( за счет рефлектора ) световым потоком
- выполнять роль "гибкой" стандартизированной монтажной среды ( эти модули могут быть легко , объединены по принципу конструктора LEGO друг с другом в любой
конфигурации , образуя при этом светодиодный кластер требуемой мощности )

Эффективное охлаждение.

Принципиальное снижение себестоимости.