Welche Art von Wärmeableitungsstruktur verwendet LED Bulkhead?

Im professionellen Beleuchtungsbereich LED-Schotten (Schott-/Bullaugenleuchten) werden aufgrund ihrer Robustheit und hohen Schutzart IP65 oder höher häufig im Freien, in Fluren, Tiefgaragen und in Industrieumgebungen eingesetzt. Ihr hohes IP65-Gehäusedesign stellt jedoch besondere Herausforderungen bei der Wärmeableitung dar.

Die Lebensdauer und die Lumenerhaltung (z. B. L70-Standard) von LEDs hängen eng mit der Sperrschichttemperatur (Tj) des Chips zusammen. Die Temperatur ist der Hauptfaktor, der die LED-Lebensdauer beeinflusst. Daher muss ein professioneller LED-Schott über eine effiziente und zuverlässige Wärmeableitungsstruktur verfügen, um die Wärme schnell vom LED-Chip abzuleiten, um einen langfristigen Betrieb, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, zu gewährleisten und gleichzeitig die erwartete Lebensdauer von 50.000 Stunden oder mehr beizubehalten.

Drei Kernkomponenten der Wärmeableitungsstruktur einer Trennwand

Das Wärmeableitungssystem des LED-Schotts ist eine komplexe, mehrschichtige Struktur, die aus drei zusammenarbeitenden Schlüsselkomponenten besteht: Wärmequellenmanagement, Wärmeleitungspfade und Wärmekonvektion/-strahlung.

1. Wärmemanagement: Auswahl des LED-Modulsubstrats

Der erste Schritt bei der Wärmeableitung besteht darin, die Wärme von der Unterseite des LED-Chips abzuleiten.

Metallkern-Leiterplatte (MCPCB): Hochwertige LED-Schotts verwenden fast ausschließlich MCPCB anstelle herkömmlicher FR4-Glasfaserplatten. MCPCBs mit einem Aluminiumsubstrat als Kern verfügen über eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird sichergestellt, dass die im Betrieb des LED-Chips entstehende Wärme schnellstmöglich an die Aluminium-Substratoberfläche übertragen wird.

Hochwärmeleitfähiger Klebstoff und Lot: Zwischen dem LED-Chip und dem MCPCB muss ein spezielles hochwärmeleitfähiges Lot oder Lot verwendet werden, um den thermischen Kontaktwiderstand zu minimieren. Die Präzision und Materialreinheit dieses Prozesses in einer professionellen Schottwand sind wesentliche Unterscheidungsmerkmale der Produktqualität.

2. Wärmeübertragungspfad: Integration von Gehäusematerial und -struktur

Nachdem die Wärme vom MCPCB übertragen wurde, benötigt sie einen zuverlässigen Weg zur Außenfläche der Leuchte.

Gehäuse aus druckgegossener Aluminiumlegierung: Während viele Schottgehäuse Polycarbonat (PC) verwenden, um die Anforderungen der IK-Schlagfestigkeit zu erfüllen, bestehen die darin enthaltenen kritischen Wärmeableitungskomponenten typischerweise immer noch aus druckgegossener Aluminiumlegierung. Professionelles Strukturdesign sichert die MCPCB am Kühlkörper aus Aluminiumlegierung.

Strukturell integrierter Kühlkörper: Bei einigen Hochleistungs-LED-Schotts ist das Hauptgehäuse (insbesondere die Rückseite) als struktureller Kühlkörper mit Kühlkörperfunktion konzipiert. Präzise Lamellenabstände und -dicken sind so konzipiert, dass die Oberfläche, die mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt, maximiert wird.

3. Wärmekonvektion und -strahlung: Herausforderungen in versiegelten Umgebungen

Da Schottwände typischerweise hochgradig abgedichtet sind (z. B. IP66), beruht die interne Wärmeableitung hauptsächlich auf der Leitung zum Gehäuse, wo sie dann durch Konvektion und Strahlung abgeführt wird.

Maximierte Oberfläche: Die effektive Wärmeableitungsoberfläche des Leuchtengehäuses ist entscheidend für die Effizienz der Wärmeableitung. Selbst wenn das Gehäuse aus PC besteht, sorgt der Metallkühlkörper im Inneren für eine gleichmäßige Wärmeverteilung durch mehrere thermische Durchkontaktierungen.

Farb- und Beschichtungseffekte: Die Farbe und Oberflächenbeschichtung des Gehäuses beeinflussen auch die Effizienz der Wärmeabstrahlung. Dunkle Beschichtungen (z. B. Schwarz oder Dunkelgrau) haben einen höheren Emissionsgrad, was die Wärmeableitung über Infrarotstrahlung in luftdichten Umgebungen erleichtert.

Überlegungen zur Wärmeableitung für Treiber und Netzteile

Da es sich bei Leuchten um eine weitere wichtige Wärmequelle handelt, ist das Design des Treibers zur Wärmeableitung ebenso entscheidend. Treiberfehler sind eine der Hauptursachen für den Ausfall von LED-Leuchten.

Physische Isolierung: Das professionelle LED-Schott-Strukturdesign gewährleistet einen bestimmten physischen Abstand oder Isolationshohlraum zwischen dem Treiber und dem LED-Modul. Dadurch wird verhindert, dass die vom LED-Modul erzeugte Wärme zurück auf empfindliche elektronische Komponenten im Treiber, wie z. B. Elektrolytkondensatoren, übertragen wird.

Treiberverguss: Einbautreiber mit hohen IP-Schutzarten werden typischerweise mit wärmeleitendem Epoxidharz oder Silikon vergossen. Dies bietet nicht nur zusätzlichen IP-Schutz vor Feuchtigkeit, sondern verteilt auch die von den internen Chips des Treibers erzeugte Wärme gleichmäßig auf das Gehäuse, was die Zuverlässigkeit in feuchten und vibrierenden Umgebungen weiter verbessert.