円形のベースLEDヒートシンクのサプライヤーとして、私はかなりの時間を熱伝達の複雑さと、さまざまな設計パラメーターが製品のパフォーマンスにどのように影響するかを掘り下げました。そのような重要なパラメーターの1つは、ヒートシンクの基本厚さです。このブログ投稿では、基本の厚さが、円形のベースLEDヒートシンクの熱伝達にどのように影響するかを探り、理論的知識と実務経験の両方に基づいています。
LEDヒートシンクの熱伝達を理解する
基本の厚さの影響に飛び込む前に、LEDヒートシンクで熱伝達がどのように発生するかを基本的に理解することが重要です。 LEDは動作中に熱を発生させ、この熱が効果的に消散しない場合、発光効果の低下、LEDの寿命の減少、さらにはデバイスへの潜在的な損傷につながる可能性があります。ヒートシンクは、この熱をLEDから吸収し、伝導、対流、および放射を通じて周囲の環境に伝達するように設計されています。
伝導とは、ヒートシンクのベースやフィンなどの固体材料を介した熱の移動です。対流には、ヒートシンクの表面上の流体、通常は空気の動きを介した熱の移動が含まれます。放射は、熱エネルギーをヒートシンクから遠ざける電磁波の放出です。
熱伝達におけるベースの役割
円形のベースLEDヒートシンクのベースは、LEDと残りのヒートシンクの間のインターフェースとして機能します。 LEDからFINSへの熱を伝導する上で重要な役割を果たし、そこでは周囲の環境に消散することができます。優れた基本材料は、効率的な熱伝達を確保するために高い熱伝導率を持つ必要があります。ヒートシンクベースに使用される一般的な材料には、アルミニウムと銅が含まれ、どちらも比較的高い熱伝導率を持っています。
ベースの厚さは、ヒートシンクの熱伝達性能にも影響します。より厚いベースは、熱を吸収して保存するためにより多くの質量を提供できます。これは、LEDとベースの間の温度勾配を減らすのに役立ちます。これは、LEDが大量の熱を生成するアプリケーションや、ヒートシンクが高い熱負荷の下で動作しているアプリケーションで特に有益です。
塩基の厚さが熱伝達にどのように影響するか
伝導
前述のように、伝導はヒートシンクの底部内の熱伝達の主要なモードです。熱伝導速度はフーリエの法則によって支配されています。これは、熱流束（q）は材料の温度勾配（dt/dx）および熱伝導率（k）に比例し、材料の厚さ（l）に反比例することを示しています。
Q = -K *（dt/dx）
ヒートシンクベースのコンテキストでは、より厚いベースは、熱伝導のためのより大きな断面領域を持ち、これにより全体的な熱伝達速度が増加する可能性があります。ただし、より厚いベースは、熱抵抗を増加させ、熱伝達速度を減らすことができる、熱を移動するためのより長い経路を意味します。したがって、熱伝達速度を最大化する最適な塩基の厚さがあります。
熱抵抗
熱抵抗は、材料が熱の流れにどれだけうまく抵抗するかの尺度です。これは、熱流束（Q）で割った材料全体の温度差（ΔT）として定義されます。
r =Δt / q
ベースの熱抵抗は、次の式を使用して計算できます。
r_base = l /（k * a）
ここで、Lはベースの厚さであり、Kは基材の熱伝導率であり、Aはベースの断面領域です。
塩基の厚さが増加すると、ベースの熱抵抗も増加します。これは、熱がベースを流れることがより困難になることを意味し、LEDジャンクションでより高い温度につながる可能性があります。ただし、より厚いベースは、フィンへの熱伝達により多くの表面積を提供することもできます。これは、熱抵抗の増加を相殺するのに役立ちます。
熱spread延
ヒートシンクベースの熱伝達のもう1つの重要な側面は、熱の広がりです。 LEDとの接触領域など、ベースの小さな領域に熱が適用される場合、フィンによって効果的に消散する前に、広い領域に広がる必要があります。より厚いベースは、より多くの質量と、熱が広がるためのより大きな断面積があるため、より良い熱拡散を提供できます。
熱拡散は、LEDの電力密度が高いアプリケーションや、ヒートシンクにLEDとの小さな接触領域があるアプリケーションで特に重要です。これらの場合、より厚いベースは、ベース全体の温度勾配を減らし、ヒートシンクの全体的な熱伝達性能を改善するのに役立ちます。
実用的な考慮事項
実際には、円形のベースLEDヒートシンクの最適なベースの厚さは、LEDの出力、ベース材料の熱伝導率、フィンの設計、ヒートシンクの動作条件など、さまざまな要因に依存します。
低電力LEDの場合、熱を効果的に放散するのに十分な薄いベースで十分かもしれません。より薄いベースは、ヒートシンクのコストと重量を減らすこともできます。これは、スペースと重量が限られているアプリケーションで有益です。
高出力LEDの場合、効率的な熱伝達を確保するために、より厚いベースが必要になる場合があります。より厚いベースは、熱を吸収して保存するためにより多くの質量を提供できます。これは、LEDとベースの間の温度勾配を減らすのに役立ちます。ただし、厚いベースは、より高いコストとより重いヒートシンクも意味するため、より厚いベースの利点と追加のコストと重量のバランスをとることが重要です。
関連製品
他の種類のヒートシンクを探索することに興味がある場合は、さまざまなものも提供しています半導体冷却モジュールヒートシンク、CPUアルミニウムヒートパイプヒートシンク、 そしてLED照明アルミニウムヒートパイプヒートシンク。これらの製品は、さまざまなアプリケーションに効率的な熱伝達ソリューションを提供するように設計されています。
結論
結論として、円形のベースLEDヒートシンクのベースの厚さは、熱伝達性能を決定する上で重要な役割を果たします。より厚いベースは、熱吸収のためにより多くの質量を提供し、熱の広がりを改善し、伝導のためのより大きな断面積を提供します。ただし、より厚いベースは、熱抵抗を増加させ、熱伝達速度を減らすことができる、熱を移動するためのより長い経路を意味します。したがって、熱伝達速度を最大化する最適な塩基の厚さがあります。
円形のベースLEDヒートシンクのサプライヤーとして、特定のアプリケーションに適したベースの厚さを選択することの重要性を理解しています。お客様のニーズを満たすために、さまざまなベースの厚さを備えたさまざまなヒートシンク製品を提供しています。ご質問がある場合、またはヒートシンクの要件について話し合いたい場合は、お気軽にお問い合わせください。 LED照明アプリケーションに最適な熱伝達ソリューションを見つけるのを手伝うためにここにいます。
参照
- Incropera、FP、＆Dewitt、DP（2002）。熱と物質移動の基礎。ワイリー。
- ホルマン、JP（2010）。熱伝達。マグロウヒル。
- Kraus、Ad、＆Bar-Cohen、A。（1995）。ヒートシンクの設計と分析。ワイリー。