Introducción
En cierto modo, las luces LED son convenientes porque no emiten calor en forma de radiación infrarroja. Por lo tanto, pueden ubicarse en áreas donde la radiación infrarroja causará daños.
Pero un área a tener en cuenta es que los LED producen calor interno y este calor no deseado debe abordarse. Esto provoca el disipador de calor LED.
Los disipadores de calor para LED son prácticamente un elemento indispensable en la industria de fabricación de luces LED, ya que ayudan a controlar el calor que generan los equipos.
En este artículo, brindamos un amplio conocimiento sobre las luces LED y sus disipadores de calor, cómo se producen y cómo aprovecharlas al máximo para obtener la máxima satisfacción.
Siga leyendo para conocer todo sobre los disipadores de calor LED.
¿Que es un Disipador de calor LED?
El equipo encargado de absorber el calor interno generado por una luz LED y dispersar el calor absorbido a la atmósfera es un disipador de calor LED.
El disipador de calor LED se centra en enfriar o mantener la temperatura de una luz LED, que es un criterio esencial para el funcionamiento y la vida útil de una luz LED. Esto, a su vez, hace que los disipadores de calor LED sean muy importantes.
Existen diferentes etapas para producir el disipador de calor LED con otros materiales (que se analizan en detalle a continuación).
¿Por qué las luces LED necesitan un disipador de calor?
La ineficiencia de los semiconductores de la luz LED para generar energía hace que entre el 70% y el 95% de la energía entrante se pierda en calor. Con toda esta inevitable generación de calor, es crucial reducirla o evacuarla para reducir la temperatura interna de la luz LED.
Como se mencionó anteriormente, una temperatura alta constante en el LED puede causar daños debido al aumento de la temperatura interna. Si se aumenta la temperatura de la unión, se reduce el brillo de la bombilla y se acorta la vida útil. Cuando un LED se sobrecalienta, es posible que no falle una vez, pero la luminancia disminuye. Aunque en ocasiones, puede dejar de funcionar una vez.
Todos estos escenarios llevaron a la introducción del disipador de calor LED y su gran importancia. El calor generado por el LED debe transportarse al exterior y enfriarse, y un buen disipador de calor para LED lo hace muy bien de tres métodos diferentes.
● Radiación
● Conducción, y
● Convección.
¿Cómo se hace?
Los métodos más utilizados para crear disipadores de calor de luz LED son los procedimientos de forjado, fundición a presión, estampado y extrusión de metal. Se utilizan muchos otros sistemas. Se explican en detalle a continuación:
Fundido a presión
En la fabricación de disipadores de calor para LED mediante fundición a presión, se introduce un material fundido (aluminio) en un molde metálico y se mantiene en su lugar mediante presión hidráulica. Dependiendo de la forma y el tamaño del molde (que pueden variar considerablemente), se fabrican diferentes disipadores de calor para LED destinados a diversas aplicaciones. El resultado de este método son superficies texturizadas y rugosas.
El método ideal para la producción en masa ya que es rentable y eficiente.
Forja
Este proceso implica comprimir un metal en un molde específico hasta que adquiere la forma del molde. A veces se la denomina forja en frío debido a que se fabrica a temperatura ambiente.
Este método crea un disipador de calor con una capacidad de conducción térmica muy alta, hasta un 80 % mejor que el método de fundición a presión. Otras ventajas de su disipador de calor son la calidad de la superficie y la importancia de la resistencia mecánica.
Extrusión
El método de extrusión consiste en introducir un material de aluminio en un orificio para darle forma. Se obtienen disipadores de calor para LED de diferentes tamaños cortando la pieza moldeada al tamaño requerido.
Con este método se consigue un mejor enfriamiento. Más que el método de Forja. Su conductividad térmica es sublime ya que después de la producción no se forman poros en la superficie de la pieza que puedan afectarla.
Maquinado
Este método es de poca utilidad en la fabricación de lavabos LED debido al consumo ineficaz de materiales asociados con la técnica. Implica utilizar una sierra circular para cortar un bloque de metal.
El proceso de producción tiene una baja resistencia al calor, lo que hace que la pieza sea altamente conductora térmica. Además, los lotes pequeños tienen un plazo de entrega corto.
Stamping
En el estampado, el metal que se utilizará se coloca en una matriz y se trabaja en diferentes tamaños, formas y geometrías utilizando otras técnicas de trabajo de metales como prensado, corte, estampado, rebordeado, punzonado o doblado.
Es rentable e ideal para la producción a gran escala de tiradas de tamaño completo. El procedimiento típico para insertar aletas y realizar aletas de estaca.
Excluyendo
Este método implica cortar o esquivar un material (o cinta) continuamente. El material normalmente se coloca sobre un rotador de anillo macizo.
La forma y el espesor de la tira se controlan aplicando una fuerza de tracción a la viruta o cinta emergente.
fuerte
Para fabricar disipadores de calor para luces LED mediante el método de unión, se utiliza un agente adhesivo, como la soldadura, para crear disipadores con ranuras formadas por un conjunto de aletas de alta densidad. Estas aletas, de forma laminar y alta densidad, aumentan la conductividad térmica.
Los métodos de unión se pueden realizar con una amplia gama de materiales. Se puede utilizar fundición a presión, mecanizado o extrusión para fabricar las bases de las ranuras. Se puede utilizar estampado o extrusión para las aletas de la placa.
¿Qué material se puede utilizar para el disipador de calor LED?
Se utilizan principalmente dos materiales para los procesos de fabricación del disipador de calor, que son el cobre y el aluminio.
Aunque la razón principal del disipador de calor es conducir el calor y el cobre tiene una tasa de conducción térmica muy alta, el aluminio es la opción preferida. Esto se debe a que, aunque la tasa de conducción térmica del aluminio es menor, es moderada. Y el aluminio tiene una alta resistencia a la corrosión, es ideal para la producción de grandes volúmenes con métodos estándar y es rentable.
Además, la producción con aluminio se puede combinar con otros materiales para facilitar la eficacia del disipador de calor de las luces LED. Se podría agregar material de cobre para estimular la velocidad de conducción y la resistencia del disipador de calor. Se puede agregar magnesio para aumentar la resistencia a la tracción, mientras que también se puede agregar silicona para aumentar la fluidez durante la producción.
A veces se utiliza acero inoxidable por sus características resistentes a la corrosión y su acabado estético. Pero son menos conductores de calor en comparación con el cobre o el aluminio.
La cerámica es un material que también se utiliza. Sumado a su moderada conducción térmica, se implementan porque son más económicos y tienen constantes dieléctricas. Sin embargo, las cerámicas tienden a romperse más rápidamente porque son quebradizas.
MCPCB: ¿Cómo ayuda al disipador de calor LED?
La placa de circuito impreso con núcleo metálico, también conocida como MCPCB o PCB con núcleo metálico, se utiliza principalmente en el circuito para alejar o disipar el calor generado por los componentes.
Por lo general, los LED se montan en placas de circuito impreso que producen mucho calor y pueden causar daños. Por lo tanto, se implementa la PCB con núcleo metálico para frenar este problema.
Los MCPCB poseen un material de aluminio en la base. El metal ayuda a alejar el calor generado por la placa en el circuito hacia componentes menos vulnerables, en este caso, un disipador de calor para enfriarlo. Los MCPCB son muy útiles para gestionar el calor en el circuito.
Los PCB con núcleo metálico son imprescindibles, especialmente en dispositivos con una generación de calor considerable, ya que facilitan el funcionamiento de refrigeración porque los ventiladores instalados son inadecuados para una refrigeración suficiente. El núcleo metálico puede conducir eficazmente el calor (al ser un metal) a una sección fría.
Las partes de los PCB con núcleo metálico son la capa dieléctrica, la capa de circuito, la capa de núcleo metálico, la capa de cobre y la máscara de soldadura.
Calculadora de disipador de calor LED
La fórmula estándar para calcular el disipador de calor se encuentra a continuación.
θs = (Tj-Ta) — θjc — θb
Pd
θs = Resistencia térmica del disipador de calor
θjc = resistencia térmica entre la caja del LED y el disipador (resistencia térmica del módulo LED COB).
Tj = temperatura máxima de unión.
Ta = Temperatura del aire ambiente alrededor del disipador de calor LED.
Pd = potencia distribuida desde el módulo LED.
La fórmula o cálculo anterior le proporcionará un valor que le permitirá decidir cuál es el disipador de calor adecuado.
Carcasa del disipador de calor LED
La carcasa adecuada para el disipador de calor de las luces LED proporciona un canal para ensamblar diversos componentes. Viene en diferentes formas y tamaños según el LED para un ajuste perfecto. Hay una abertura en la base para cables eléctricos e hilos.
¿Cómo se monta un disipador de calor LED?
Para montar el disipador de calor de una luz LED, en primer lugar, se deben quitar las almohadillas del disipador de calor para montar el LED correctamente. Se utiliza un medidor de soldadura para adelgazar.
Los contactos y pads están correctamente alineados y soldados individualmente. Se utiliza un multímetro para garantizar la eficacia de la conexión.
Conclusión
Algunas luces LED están especialmente diseñadas para emitir radiación infrarroja. Pero la mayoría no lo es y generan mucho calor.
Es importante tener en cuenta que para aumentar la longevidad de sus luces LED, primero debe administrar la cantidad de corriente que fluye hacia el LED. Si ingresa más corriente que la capacidad promedio que puede soportar, fallará de inmediato. No aplicar un disipador de calor o el disipador de calor adecuado reducirá su brillo y vida útil. Todos trabajan codo a codo.
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