כיום, עם ההתפתחות המהירה של הלדים, לדים בעלי הספק גבוה מנצלים את הטרנד. נכון לעכשיו, הבעיה הטכנית הגדולה ביותר של תאורת LED בעוצמה גבוהה היא פיזור חום. פיזור חום לקוי מוביל לכוח הנעת LED וקבלים אלקטרוליטיים. זה הפך ללוח קצר לפיתוח נוסף של תאורת LED. הסיבה להזדקנות מוקדמת של מקור אור LED.
בסכימת המנורה באמצעות מקור אור LED, מכיוון שמקור האור LED עובד במצב עבודה נמוך (VF=3.2V), זרם גבוה (IF=300-700mA), כך שהחום חמור מאוד. החלל של מנורות מסורתיות הוא צר, וקשה לרדיאטור של שטח קטן לייצא חום במהירות. למרות האימוץ של מגוון תוכניות קירור, התוצאות אינן משביעות רצון, הופכות מנורות תאורת LED לבעיה ללא פתרון.
נכון להיום, לאחר הפעלת מקור האור LED, 20%-30% מהאנרגיה החשמלית מומרת לאנרגיית אור, וכ-70% מהאנרגיה החשמלית מומרת לאנרגיה תרמית. לכן, טכנולוגיית המפתח של עיצוב מבנה מנורת LED היא לייצא כל כך הרבה אנרגיית חום בהקדם האפשרי. אנרגיית החום צריכה להתפזר באמצעות הולכת חום, הסעת חום וקרינת חום.
עכשיו בואו ננתח אילו גורמים גורמים להתרחשות של טמפרטורת מפרק LED:
1. היעילות הפנימית של השניים אינה גבוהה. כאשר האלקטרון משולב עם החור, לא ניתן ליצור את הפוטון ב-100%, מה שבדרך כלל מפחית את קצב ריקומבינציית הנשא של אזור ה-PN עקב "דליפת זרם". זרם הזליגה כפול המתח הוא ההספק של החלק הזה. כלומר, הוא ממיר לחום, אך חלק זה אינו תופס את המרכיב העיקרי, כי היעילות של הפוטונים הפנימיים כבר קרובה ל-90%.
2. אף אחד מהפוטונים שנוצרים בפנים לא יכול לצלם מחוץ לשבב, וחלק מהסיבה העיקרית שבגללה זה מומר בסופו של דבר לאנרגיית חום היא שזו, הנקראת היעילות הקוונטית החיצונית, היא רק כ-30%, רובה מומרת ל חוֹם.
לכן, פיזור חום הוא גורם חשוב המשפיע על עוצמת התאורה של מנורות LED. גוף הקירור יכול לפתור את בעיית פיזור החום של מנורות LED בעלות תאורה נמוכה, אך גוף קירור לא יכול לפתור את בעיית פיזור החום של מנורות בעלות הספק גבוה.
פתרונות קירור LED:
פיזור החום של לד מתחיל בעיקר משני היבטים: פיזור החום של שבב הלד לפני ואחרי האריזה ופיזור החום של מנורת הלד. פיזור חום שבב LED קשור בעיקר לתהליך בחירת המצע והמעגל, מכיוון שכל LED יכול ליצור מנורה, כך שהחום שנוצר על ידי שבב LED מתפזר בסופו של דבר באוויר דרך בית המנורה. אם החום אינו מתפזר היטב, קיבולת החום של שבב ה-LED תהיה קטנה מאוד, כך שאם מצטבר מעט חום, טמפרטורת החיבור של השבב תגדל במהירות, ואם הוא עובד בטמפרטורה גבוהה במשך זמן רב, תוחלת החיים תתקצר במהירות.
באופן כללי, ניתן לחלק את הרדיאטורים לקירור אקטיבי וקירור פסיבי לפי האופן בו מבצעים הוצאת חום מהרדיאטור. פיזור חום פסיבי הוא פיזור טבעי של החום של מקור החום מקור אור LED לאוויר דרך גוף הקירור, ואפקט פיזור החום הוא פרופורציונלי לגודל גוף הקירור. קירור אקטיבי הוא לקחת בכוח את החום הנפלט מגוף הקירור דרך מכשיר קירור כגון מאוורר. הוא מאופיין ביעילות פיזור חום גבוהה ובגודל קטן של המכשיר. ניתן לחלק את הקירור הפעיל לקירור אוויר, קירור נוזלי, קירור צינור חום, קירור מוליכים למחצה, קירור כימי וכן הלאה.
בדרך כלל, רדיאטורים מקוררים אוויר רגילים צריכים באופן טבעי לבחור מתכת כחומר של הרדיאטור. לכן, בהיסטוריה של התפתחות הרדיאטורים, הופיעו גם החומרים הבאים: רדיאטורים מאלומיניום טהור, רדיאטורים נחושת טהורה וטכנולוגיית שילוב נחושת-אלומיניום.
יעילות האור הכוללת של ה-LED נמוכה, ולכן טמפרטורת המפרק גבוהה, וכתוצאה מכך אורך חיים קצר. על מנת להאריך את החיים ולהפחית את טמפרטורת המפרק, יש צורך לשים לב לבעיית פיזור החום.