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Quais materiais são adequados para dissipadores de calor de luz LED comumente usados?
2024-06-25 17:07Como as luzes da rua, as luzes de cultivo de plantas e os faróis dos carros dissipam o calor e como você escolhe os perfis de dissipador de calor de alumínio certos?
Quais materiais são adequados para dissipadores de calor de luminárias comumente usados? Dada a tecnologia imatura de chips e embalagens no mercado interno, o design do sistema de luminárias torna-se particularmente importante. Como podemos garantir a vida útil ideal e a qualidade de saída de luz dos chips? Esta se torna a principal preocupação dos fabricantes de luminárias. Na verdade, o principal fator que afeta o acima exposto é"aquecer."Cada chip tem uma temperatura de junção que precisa ser controlada abaixo de 85°C para garantir uma operação ideal. Então, como podemos garantir uma transferência de calor suave e eficiente do chip, do substrato de alumínio e do material condutor térmico para o dissipador de calor e, em seguida, para o ambiente circundante?
Além do projeto cuidadoso de cada elo estrutural pelos engenheiros, a seleção de materiais e o tratamento do processo para cada elo devem ser cuidadosamente considerados e testados para alcançar a operação ideal. Vamos nos concentrar no design de dissipadores de calor de luminárias comumente usados. Atualmente, os designs de dissipadores de calor mais comuns no mercado são extrusões de alumínio e peças fundidas sob pressão de liga de alumínio.
As extrusões de alumínio comuns incluem:
Dissipador de calor de extrusão de alumínio
Dissipador de calor de tubo leve de extrusão de alumínio
Características das extrusões de alumínio:
Resistência à corrosão- As extrusões de alumínio têm densidade de apenas 2,7 g/cm³, cerca de um terço da densidade do aço, cobre ou latão (7,83 g/cm³, 8,93 g/cm³, respectivamente). Na maioria das condições ambientais, incluindo ar, água (ou água salgada), petroquímicos e muitos sistemas químicos, o alumínio demonstra excelente resistência à corrosão.
Condutividade elétrica- Devido à sua excelente condutividade elétrica, as extrusões de alumínio são frequentemente escolhidas. Numa base de peso igual, a condutividade do alumínio é quase duas vezes maior que a do cobre.
Condutividade térmica- A condutividade térmica das ligas de alumínio é cerca de 50-60% da do cobre, tornando-as vantajosas para a fabricação de trocadores de calor, evaporadores, aparelhos de aquecimento, utensílios de cozinha e cabeçotes e radiadores de automóveis.
Não magnético- As extrusões de alumínio não são magnéticas, o que é uma propriedade importante para as indústrias elétrica e eletrônica. As extrusões de alumínio são incombustíveis, o que as torna importantes para aplicações que envolvem manuseio ou contato com materiais inflamáveis ou explosivos.
Maquinabilidade- As extrusões de alumínio apresentam excelente usinabilidade. As variações nas características de usinagem entre diferentes ligas de alumínio forjado e fundido, e nos vários estados em que essas ligas podem ser produzidas, são consideráveis e necessitam de máquinas ou técnicas específicas.
Formabilidade- A resistência à tração específica, o limite de escoamento, a ductilidade e a taxa de endurecimento correspondente determinam o grau permitido de deformação.
Reciclabilidade- O alumínio tem uma reciclabilidade extremamente elevada e as propriedades do alumínio reciclado são quase idênticas às do alumínio primário. Essas características tornam as extrusões de alumínio importantes como dissipadores de calor.
Fundições de liga de alumínio comuns:
Moldabilidade de ligas de alumínio:
Muitas ligas de alumínio são usadas para fundição sob pressão, cada uma com diferentes propriedades de fundição sob pressão. Ligas de alumínio fundidas sob pressão razoáveis devem ter as seguintes condições:
Baixo ponto de fusão para reduzir a diferença de temperatura com o molde.
Boa fluidez para melhorar a capacidade de enchimento durante a fundição sob pressão.
Pequeno coeficiente de expansão térmica para reduzir o encolhimento.
Fragilidade em baixa temperatura para evitar rachaduras em alta temperatura.
Baixa afinidade com moldes para evitar aderência; o teor de ferro não deve ser muito alto.
Baixa oxidação do metal fundido para manter a fluidez.
Baixa tensão de fundição para evitar deformação e impacto na resistência.
Papel dos elementos na fundição de ligas de alumínio:
Silício (Si): Melhora principalmente a fluidez das ligas de alumínio fundidas. No ponto eutético (12,5%), a liga de alumínio apresenta a melhor fluidez. Um maior teor de silício melhora a fluidez e reduz o encolhimento, mas o excesso de silício torna a liga quebradiça e difícil de cortar. As ligas de alumínio para usinagem têm boa tenacidade e são fáceis de processar e oxidar, enquanto as ligas de alumínio fundidas são difíceis de processar e menos propensas à oxidação devido ao silício.
Cobre: Aumenta principalmente a resistência mecânica e a resistência à corrosão das ligas de alumínio. O aumento do cobre reduz o desempenho da fundição, mas diminui a corrosão do cadinho.
Magnésio (Mg): Aumenta principalmente a resistência à tração, a dureza e a resistência à corrosão, melhorando o desempenho do filme anodizado, mas o excesso de magnésio aumenta a fissuração térmica e reduz o desempenho da fundição sob pressão.
Ferro (Fe): Reduz principalmente a aderência aos moldes. Idealmente, um teor de ferro de 0,8-1,0% é desejado para facilitar a liberação do molde, mas o excesso de ferro cria pontos duros, causando desgaste e quebra da ferramenta durante a usinagem.
Projetando dissipadores de calor de extrusão de alumínio: Ao projetar dissipadores de calor a partir de extrusões de alumínio, a chave é a aplicação dos princípios da aerodinâmica térmica.
Projetando dissipadores de calor a partir de peças fundidas sob pressão de liga de alumínio: Ao projetar dissipadores de calor a partir de peças fundidas em liga de alumínio, além de considerar a aerodinâmica térmica, é essencial garantir área de dissipação de calor suficiente. O aumento da área de dissipação de calor pode ser conseguido tornando as aletas mais finas e mais altas. Devido à tecnologia de moldagem por fundição sob pressão, a estrutura da luminária pode ser projetada integralmente.
Ter o mesmo material para toda a luminária garante uma transferência de calor mais eficiente no mesmo meio. A vida útil e a qualidade da saída de luz da luminária também se beneficiam da popularidade dos dissipadores de calor fundidos em liga de alumínio.