Почему важно отводить тепло от светодиодов?

На сегодняшний день светодиодные источники электромагнитного излучения, несмотря на свою относительную дороговизну, являются достаточно конкурентоспособным и востребованным потребителями решением в сфере освещения жилых и хозяйственных помещений, открытых территорий, а также построения дизайнерских светодинамических композиций и создания праздничной иллюминации. Известно, что энергоэффективность таких устройств на порядок превышает аналогичный показатель традиционных ламп накаливания. Однако LED-приборы отличаются собственной эксплуатационной спецификой и индивидуальными техническими тонкостями. Одной из них служит необходимость отвода тепла от рабочих полупроводниковых элементов.

Невзирая на беспрецедентный КПД светодиодов, около 75% потребляемой ними электрической энергии приходится не на генерирование светового потока, а на рассеиваемое тепло, выделение которого весьма негативно сказывается на функциональных параметрах и долговечности оборудования. Естественно, что с ростом мощности современных LED-приборов, увеличивается и значение их тепловыделения. Поэтому одной из актуальных задач, на решение которой направлены значительные усилия инженеров и производителей полупроводниковой осветительной продукции, является разработка эффективных, компактных, легких радиаторных систем и внедрение инновационных теплоотводящих технологий.

Температурная специфика работы светодиодов

Осветительные приборы, функционирующие по принципу пропускания электрического тока через полупроводниковый компонент, отличаются особым параметром – температурой p-n-перехода. Сильный нагрев этой области приводит к снижению энергетической эффективности оборудования и падению качества светового потока, уменьшению эксплуатационного срока и к полному выходу устройства из строя. При температуре свыше 80°С отмечается резкое падение интенсивности свечения.

Степень нагрева p-n-перехода – зоны, где электроэнергия преобразуется в свет видимого спектра – определяется совокупностью трех факторов: силой тока возбуждения, качественными характеристиками радиаторного элемента и температурой окружающей среды. Конструкция и использованные материалы теплоотводящей системы крайне важны для нормального и долговечного функционирования светодиодного оборудования.

Реализация теплоотвода в современной полупроводниковой светотехнике

 Самым распространенным и часто применяемым методом отвода избыточной тепловой энергии от рабочего элемента светодиодных приборов является ее передача на металлическое основание (подложку) печатной платы. Наиболее мощные устройства оснащаются дополнительным радиаторным элементом, который устанавливается непосредственно на перегревающийся компонент. Таким образом, разработчики и конструкторы светодиодного оборудования добиваются значительного увеличения площади лучистого и конвективного обменов. Эти сравнительно дешевые способы теплоотвода позволяют обеспечить эксплуатационную долговечность и снизить себестоимость оборудования.

В более дорогостоящих моделях применяются теплопроводящие пасты, специальные клеевые составы и силиконовые компаунды. Коэффициент теплопроводности таких веществ приблизительно в 40 раз выше, чем у воздушной среды. Использование современных теплопроводящих материалов представляется именно тем технологическим решением, которое выводит полупроводниковое оборудование на новый уровень эффективности и обеспечивает ему конкурентные преимущества перед другими источниками светового излучения.