LED 조명기구용 5가지 유형의 방열판 비교

현재 LED 조명기구가 직면한 가장 큰 기술적 과제는 방열 문제입니다. 방열이 좋지 않으면 LED 드라이버 전원 공급 장치와 전해 커패시터가 LED 조명기구의 추가 개발에 병목 현상이 되고 LED 광원의 조기 노화 원인이 됩니다.

 

현재 LED 광원에 전원을 공급하면 약 30%의 전기 에너지가 광 에너지로 변환되고 나머지는 열 에너지로 변환됩니다. 따라서 이 방대한 양의 열을 빠르게 소산시키는 것이 LED 조명기구 구조 설계의 핵심적인 기술적 측면입니다. 열 에너지는 열 전도, 열 대류 및 열 복사를 통해 소산되어야 합니다. 열을 빠르게 소산해야만 LED 조명기구 내부의 캐비티 온도를 효과적으로 낮출 수 있으며, 전원 공급 장치가 지속적인 고온 환경에서 작동하는 것을 방지하고 LED 광원이 장기간 고온 작동으로 인해 조기 노화되는 것을 방지할 수 있습니다.

 

ZP HEAT SINK를 따라 LED 조명기구의 방열 경로를 살펴보겠습니다.

LED 광원에는 적외선이나 자외선이 없으므로 복사열 소산 기능이 없습니다. 따라서 LED 조명기구의 열 소산 경로는 LED 램프 비드 보드와 밀접하게 결합된 방열판에만 의존하여 열을 소산할 수 있습니다. 방열판은 열 전도, 열 대류 및 열 복사 기능을 가져야 합니다.

 

모든 방열판은 열원에서 방열판 표면으로 열을 빠르게 전도하는 것 외에도 주로 대류와 복사에 의존하여 열을 공기 중으로 발산합니다. 열 전도는 전달 경로만 다루는 반면, 열 대류는 방열판의 주요 기능입니다. 열 발산의 성능은 주로 열 발산 영역, 모양 및 자연 대류의 능력에 의해 결정됩니다. 열 복사는 보조적인 역할만 합니다.

 

일반적인 방열 방법으로는 다이캐스트 알루미늄 방열판, 압출 알루미늄 방열판, 스탬프 알루미늄 방열판, 알루미늄 플라스틱 복합 방열판, 고열전도성 플라스틱 방열판 등이 있습니다.

 

다이캐스트 알루미늄 방열판
생산 비용은 제어 가능하지만 냉각 핀을 얇게 만들 수 없어 방열 면적을 극대화하기 어렵습니다. LED 램프 방열판의 일반적인 다이캐스팅 소재는 ADC10과 ADC12입니다.

 

압출 알루미늄 방열판
액체 알루미늄은 고정된 금형을 통해 압출하여 모양을 만든 다음, 가공을 통해 막대를 필요한 방열판 모양으로 절단하여 후처리 비용이 더 많이 발생합니다. 냉각 핀은 매우 얇고 여러 개로 만들어 방열 면적을 크게 확장할 수 있습니다. 냉각 핀은 작업 시 자동으로 공기 대류를 형성하여 열을 발산하여 방열이 더 좋아집니다. 일반적인 재료는 AL6061과 AL6063입니다.

 

 

스탬프 알루미늄 방열판
펀치 프레스와 금형을 사용하여 강철 또는 알루미늄 합금 판을 스탬핑하고 인발하여 컵 모양의 방열판을 형성합니다. 스탬핑된 방열판의 내부 및 외부 주변은 매끄럽지만 핀이 없기 때문에 방열 영역이 제한됩니다. 일반적인 알루미늄 합금 소재는 5052, 6061 및 6063입니다. 스탬핑된 부품은 가볍고 재료 활용도가 높아 저비용 솔루션입니다.

 

 

알루미늄 합금 방열판의 열전도도는 비교적 이상적이어서 절연 스위칭 정전류 전원 공급 장치에 적합합니다. 비절연 스위칭 정전류 전원 공급 장치의 경우 램프의 구조적 설계는 AC 및 DC, 고전압 및 저전압 전원 공급 장치의 절연을 보장하여 CE 또는 UL 인증을 통과해야 합니다.

 

알루미늄-플라스틱 복합 방열판
이것은 열 플라스틱 셸과 알루미늄 코어가 있는 방열판입니다. 열 플라스틱과 알루미늄 방열판 코어는 사출 성형기에서 한 단계로 성형되고, 알루미늄 방열판 코어는 내장된 부품으로 사전 처리됩니다. LED 램프 비드의 열은 알루미늄 방열판 코어를 통해 열 플라스틱으로 빠르게 전도됩니다. 열 플라스틱은 여러 개의 날개로 공기 대류를 형성하여 열을 발산하고 표면에서 열의 일부를 방출합니다.

 

 

다이캐스트 알루미늄 및 세라믹과 비교한 열 플라스틱 밀도
열가소성 플라스틱의 밀도는 다이캐스트 알루미늄 및 세라믹보다 40% 낮습니다. 동일한 모양의 방열판의 경우 알루미늄-플라스틱 복합 방열판의 무게는 거의 1/3까지 줄일 수 있습니다. 모든 알루미늄 방열판에 비해 가공 비용이 낮고 가공 주기가 짧으며 가공 온도가 낮습니다. 완제품은 쉽게 깨지지 않습니다. 고객은 자체 사출 성형기를 사용하여 차별화된 디자인의 조명 설비를 생산할 수 있습니다. 알루미늄-플라스틱 복합 방열판은 절연 특성이 우수하고 안전 기준을 쉽게 통과합니다.

 

 

높은 열전도도 플라스틱 방열판
고열전도성 플라스틱 방열판은 일반 플라스틱보다 열전도도 계수가 수십 배 더 높은 완전 플라스틱 방열판으로, 2-9 W/m·K에 이릅니다. 우수한 열전도 및 방열 성능을 가지고 있습니다. 다양한 전력 램프에 적용 가능한 새로운 유형의 절연 방열 소재로, 1W에서 200W까지의 LED 램프에 널리 사용됩니다.

고열전도성 플라스틱은 최대 AC 6000V의 내전압 레벨을 가지고 있어 비절연 스위칭 정전류 전원 공급 장치 및 HVLED 고전압 선형 정전류 전원 공급 장치와 함께 사용하기에 적합합니다. 이를 통해 이러한 LED 조명 설비가 CE, TUV 및 UL과 같은 엄격한 안전 테스트를 통과하기 쉽습니다. HVLED는 고전압(VF=35-280VDC) 및 저전류(IF=20-60mA)에서 작동하여 HVLED 램프 비드 보드에서 발생하는 열을 줄입니다. 고열전도성 플라스틱 방열판은 기존의 사출 성형 및 압출 기계를 사용하여 제조할 수 있습니다.

 

고열전도성 플라스틱 방열판 내부에는 나노 크기의 금속 이온이 PLA 분자 사이에 밀집되어 있어 고온에서 빠르게 이동하여 열 복사 에너지를 증가시킬 수 있습니다. 그 활동성은 금속 소재 방열판보다 우수합니다. 고열전도성 플라스틱 방열판은 고온에 강하며 150도에서 5시간 후에도 균열이나 변형이 없습니다. 고전압 선형 정전류 IC 구동 방식과 함께 사용하면 전해 커패시터와 대형 인덕터가 필요하지 않아 전체 LED 램프의 수명이 크게 향상됩니다. 비절연 전원 공급 방식은 고효율과 저비용을 제공하므로 형광등과 고전력 산업 및 광산 램프에 특히 적합합니다.

 

고열전도성 플라스틱 방열판은 많은 미세 냉각 핀으로 설계할 수 있습니다. 냉각 핀은 매우 얇고 여러 개로 만들어 방열 면적을 크게 확장할 수 있습니다. 냉각 핀은 작업 시 자동으로 공기 대류를 형성하여 열을 발산하여 방열이 양호합니다. LED 램프 비드의 열은 고열전도성 플라스틱을 통해 냉각 핀으로 직접 전도되고 공기 대류와 표면 복사를 통해 빠르게 소산됩니다.

 

고열전도성 플라스틱 방열판의 밀도는 알루미늄보다 가볍습니다. 알루미늄의 밀도는 2700kg/m³인 반면 플라스틱의 밀도는 1420kg/m³로 알루미늄의 약 절반입니다. 따라서 동일한 모양의 방열판의 경우 플라스틱 방열판의 무게는 알루미늄의 절반에 불과합니다. 게다가 가공이 간단하고 성형 주기가 20-50% 단축되어 비용도 절감됩니다.

 

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