एलईडी लाइटिंग फिक्स्चर के लिए पांच प्रकार के हीट सिंक की तुलना

वर्तमान में एलईडी लाइटिंग फिक्स्चर के सामने सबसे बड़ी तकनीकी चुनौती गर्मी अपव्यय का मुद्दा है। खराब गर्मी अपव्यय के कारण एलईडी ड्राइवर पावर सप्लाई और इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर एलईडी लाइटिंग फिक्स्चर के आगे के विकास में बाधा बन जाते हैं, साथ ही एलईडी लाइट स्रोत के समय से पहले बूढ़ा होने का कारण भी बनते हैं।

 

वर्तमान में, जब एलईडी प्रकाश स्रोत चालू होता है, तो लगभग 30% विद्युत ऊर्जा प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जबकि बाकी थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसलिए, इस बड़ी मात्रा में गर्मी को जल्दी से खत्म करना एलईडी फिक्स्चर संरचनात्मक डिजाइन का प्रमुख तकनीकी पहलू है। थर्मल ऊर्जा को ऊष्मा चालन, ऊष्मा संवहन और ऊष्मा विकिरण के माध्यम से नष्ट किया जाना चाहिए। केवल गर्मी को जल्दी से खत्म करके ही एलईडी फिक्स्चर के अंदर गुहा के तापमान को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, जिससे बिजली की आपूर्ति को निरंतर उच्च तापमान वाले वातावरण में संचालन से बचाया जा सकता है, और एलईडी प्रकाश स्रोत को लंबे समय तक उच्च तापमान संचालन के कारण समय से पहले बूढ़ा होने से रोका जा सकता है।

 

आइए, एलईडी प्रकाश व्यवस्था के उपकरणों के ताप अपव्यय पथों का पता लगाने के लिए ZP हीट सिंक का अनुसरण करें:

चूंकि एलईडी प्रकाश स्रोतों में अवरक्त या पराबैंगनी किरणें नहीं होती हैं, इसलिए उनमें विकिरण गर्मी अपव्यय क्षमताएं नहीं होती हैं। इसलिए, एलईडी प्रकाश जुड़नार का गर्मी अपव्यय पथ केवल गर्मी को फैलाने के लिए एलईडी लैंप बीड बोर्ड के साथ संयुक्त हीट सिंक पर निर्भर हो सकता है। हीट सिंक में गर्मी चालन, गर्मी संवहन और गर्मी विकिरण के कार्य होने चाहिए।

 

कोई भी हीट सिंक, हीट स्रोत से हीट सिंक की सतह तक गर्मी को तेज़ी से संचालित करने के अलावा, मुख्य रूप से हवा में गर्मी को फैलाने के लिए संवहन और विकिरण पर निर्भर करता है। ऊष्मा चालन केवल स्थानांतरण पथ को संबोधित करता है, जबकि ऊष्मा संवहन हीट सिंक का मुख्य कार्य है। ऊष्मा अपव्यय का प्रदर्शन मुख्य रूप से ऊष्मा अपव्यय क्षेत्र, आकार और प्राकृतिक संवहन की क्षमता से निर्धारित होता है। ऊष्मा विकिरण केवल एक पूरक भूमिका निभाता है।

 

सामान्य ताप अपव्यय विधियों में डाई-कास्ट एल्यूमीनियम हीट सिंक, एक्सट्रूडेड एल्यूमीनियम हीट सिंक, स्टैम्प्ड एल्यूमीनियम हीट सिंक, एल्यूमीनियम-प्लास्टिक मिश्रित हीट सिंक और उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक हीट सिंक शामिल हैं।

 

डाई-कास्ट एल्युमिनियम हीट सिंक
उत्पादन लागत नियंत्रणीय है, लेकिन कूलिंग फिन को पतला नहीं बनाया जा सकता है, जिससे गर्मी अपव्यय क्षेत्र को अधिकतम करना मुश्किल हो जाता है। एलईडी लैंप हीट सिंक के लिए आम डाई-कास्टिंग सामग्री ADC10 और ADC12 हैं।

 

एक्सट्रूडेड एल्युमिनियम हीट सिंक
तरल एल्युमीनियम को एक निश्चित साँचे के माध्यम से आकार में निकाला जाता है, और फिर बार को मशीनिंग के माध्यम से हीट सिंक के आवश्यक आकार में काटा जाता है, जिससे पोस्ट-प्रोसेसिंग लागत अधिक होती है। कूलिंग फिन को बहुत पतला और कई बनाया जा सकता है, जिससे गर्मी अपव्यय क्षेत्र का बहुत विस्तार होता है। कूलिंग फिन काम करते समय गर्मी को खत्म करने के लिए स्वचालित रूप से वायु संवहन बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर गर्मी अपव्यय होता है। आम सामग्री AL6061 और AL6063 हैं।

 

 

मुद्रांकित एल्युमिनियम हीट सिंक
पंच प्रेस और मोल्ड का उपयोग करके, स्टील या एल्यूमीनियम मिश्र धातु प्लेटों को कप के आकार के हीट सिंक बनाने के लिए स्टैम्प किया जाता है और खींचा जाता है। स्टैम्प्ड हीट सिंक की आंतरिक और बाहरी परिधि चिकनी होती है, लेकिन पंखों की कमी के कारण गर्मी अपव्यय क्षेत्र सीमित होता है। आम एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री 5052, 6061 और 6063 हैं। स्टैम्प्ड भाग हल्के होते हैं और इनमें उच्च सामग्री उपयोग होता है, जिससे यह कम लागत वाला समाधान बन जाता है।

 

 

एल्यूमीनियम मिश्र धातु हीट सिंक की तापीय चालकता अपेक्षाकृत आदर्श है, जो उन्हें पृथक स्विचिंग निरंतर वर्तमान बिजली आपूर्ति के लिए उपयुक्त बनाती है। गैर-पृथक स्विचिंग निरंतर वर्तमान बिजली आपूर्ति के लिए, लैंप के संरचनात्मक डिजाइन को एसी और डीसी, उच्च वोल्टेज और कम वोल्टेज बिजली आपूर्ति के अलगाव को सुनिश्चित करना चाहिए ताकि सीई या यूएल प्रमाणीकरण पारित किया जा सके।

 

एल्युमिनियम-प्लास्टिक कम्पोजिट हीट सिंक
यह एक हीट सिंक है जिसमें थर्मल प्लास्टिक शेल और एल्युमिनियम कोर है। थर्मल प्लास्टिक और एल्युमिनियम हीट सिंक कोर को एक ही चरण में इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन पर ढाला जाता है, जिसमें एल्युमिनियम हीट सिंक कोर को एक एम्बेडेड भाग के रूप में पहले से संसाधित किया जाता है। एलईडी लैंप बीड्स से निकलने वाली गर्मी को एल्युमिनियम हीट सिंक कोर के माध्यम से थर्मल प्लास्टिक तक जल्दी से पहुँचाया जाता है। थर्मल प्लास्टिक गर्मी को फैलाने के लिए अपने कई पंखों के साथ वायु संवहन बनाता है और अपनी सतह से गर्मी का कुछ हिस्सा विकीर्ण करता है।

 

 

थर्मल प्लास्टिक घनत्व की तुलना डाई-कास्ट एल्युमीनियम और सिरेमिक से की गई
थर्मल प्लास्टिक का घनत्व डाई-कास्ट एल्यूमीनियम और सिरेमिक की तुलना में 40% कम है। एक ही आकार के हीट सिंक के लिए, एल्यूमीनियम-प्लास्टिक मिश्रित हीट सिंक का वजन लगभग एक तिहाई तक कम किया जा सकता है। सभी-एल्यूमीनियम हीट सिंक की तुलना में, प्रसंस्करण लागत कम है, प्रसंस्करण चक्र छोटा है, और प्रसंस्करण तापमान कम है। तैयार उत्पाद आसानी से टूटने योग्य नहीं है। ग्राहक अलग-अलग डिज़ाइन वाले लाइटिंग फिक्स्चर बनाने के लिए अपनी खुद की इंजेक्शन मोल्डिंग मशीनों का उपयोग कर सकते हैं। एल्यूमीनियम-प्लास्टिक मिश्रित हीट सिंक में अच्छे इन्सुलेशन गुण होते हैं और आसानी से सुरक्षा मानकों को पार कर जाते हैं।

 

 

उच्च तापीय चालकता प्लास्टिक हीट सिंक
उच्च तापीय चालकता वाला प्लास्टिक हीट सिंक एक पूर्ण प्लास्टिक हीट सिंक है, जिसका तापीय चालकता गुणांक साधारण प्लास्टिक से दर्जनों गुना अधिक है, जो 2-9 W/m·K तक पहुँचता है। इसमें उत्कृष्ट ताप चालन और ऊष्मा विकिरण क्षमताएँ हैं। यह एक नए प्रकार की इन्सुलेटिंग ऊष्मा अपव्यय सामग्री है जो विभिन्न पावर लैंप पर लागू होती है, जिसका व्यापक रूप से 1W से 200W तक के LED लैंप में उपयोग किया जाता है।

उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक में AC 6000V तक का वोल्टेज स्तर होता है, जो गैर-पृथक स्विचिंग निरंतर चालू बिजली आपूर्ति और HVLED उच्च-वोल्टेज रैखिक निरंतर चालू बिजली आपूर्ति के साथ उपयोग के लिए उपयुक्त है। इससे ऐसे LED लाइटिंग फिक्स्चर के लिए CE, TUV और UL जैसे कठोर सुरक्षा परीक्षण पास करना आसान हो जाता है। HVLED उच्च वोल्टेज (VF=35-280VDC) और कम करंट (IF=20-60mA) के तहत काम करता है, जो HVLED लैंप बीड बोर्ड द्वारा उत्पन्न गर्मी को कम करता है। उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक हीट सिंक को पारंपरिक इंजेक्शन मोल्डिंग और एक्सट्रूज़न मशीनों का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है।

 

उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक हीट सिंक के अंदर, नैनो आकार के धातु आयन PLA अणुओं के बीच घनी तरह से वितरित होते हैं, जो उच्च तापमान पर तेज़ी से आगे बढ़ सकते हैं, जिससे ऊष्मा विकिरण ऊर्जा बढ़ जाती है। इसकी गतिविधि धातु सामग्री हीट सिंक से बेहतर है। उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक हीट सिंक उच्च तापमान के प्रतिरोधी होते हैं, 150 डिग्री पर पाँच घंटे के बाद भी टूटते या ख़राब नहीं होते। जब उच्च-वोल्टेज रैखिक निरंतर वर्तमान आईसी ड्राइव योजनाओं के साथ उपयोग किया जाता है, तो उन्हें इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और बड़े इंडक्टर की आवश्यकता नहीं होती है, जो पूरे एलईडी लैंप के जीवनकाल को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। गैर-पृथक बिजली आपूर्ति योजनाएं उच्च दक्षता और कम लागत प्रदान करती हैं, जो उन्हें फ्लोरोसेंट ट्यूब और उच्च-शक्ति औद्योगिक और खनन लैंप में अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती हैं।

 

उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक हीट सिंक को कई महीन कूलिंग फिन के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है। कूलिंग फिन को बहुत पतला और कई बनाया जा सकता है, जिससे गर्मी अपव्यय क्षेत्र का बहुत विस्तार होता है। कूलिंग फिन काम करते समय गर्मी को नष्ट करने के लिए स्वचालित रूप से वायु संवहन बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अच्छी गर्मी अपव्यय होती है। एलईडी लैंप बीड्स से गर्मी सीधे उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक के माध्यम से कूलिंग फिन तक पहुंचाई जाती है और वायु संवहन और सतह विकिरण के माध्यम से जल्दी से नष्ट हो जाती है।

 

उच्च तापीय चालकता वाले प्लास्टिक हीट सिंक का घनत्व एल्युमिनियम से हल्का होता है। एल्युमिनियम का घनत्व 2700 kg/m³ है, जबकि प्लास्टिक का घनत्व 1420 kg/m³ है, जो एल्युमिनियम के घनत्व का लगभग आधा है। इसलिए, समान आकार के हीट सिंक के लिए, प्लास्टिक हीट सिंक का वजन एल्युमिनियम के वजन का केवल आधा होता है। इसके अलावा, प्रसंस्करण सरल है, मोल्डिंग चक्र 20-50% तक छोटा हो जाता है, जिससे लागत भी कम हो जाती है।

 

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