ترجمة
"يولد حرارة أكثر من الضوء"، هذه الجملة تلخص "تحدي الحرارة" الذي تواجهه السوق المتنامية لمصابيح UVC. الإدارة الحرارية الجيدة للمنتجات هي خطوة رئيسية لتحسين حياة مصابيح UVC.
1. نظرة عامة على الإدارة الحرارية
تشير الإدارة الحرارية إلى استخدام تكنولوجيا التبريد وتبديد الحرارة المعقولة وتصميم التحسين الهيكلي للمكونات والنظم المستهلكة للحرارة في الحزمة للتحكم في درجة حرارتها الداخلية ، وذلك لضمان الموثوقية العادية للأجهزة والأنظمة الإلكترونية. والغرض من ذلك هو استخدام أساليب مختلفة تبديد هذه الحرارة للحفاظ على درجة حرارة الحزمة ضمن النطاق المسموح به.
2. الإدارة الحرارية هي المفتاح لتحسين حياة المصابيح UVC
مثل أي مكونات إلكترونية، تكون مصابيح UVC حساسة للحرارة. UVC LED لديها كفاءة الكم الخارجية منخفضة. في قوة الإدخال ، عموما يتم تحويل أقل من 5 ٪ فقط من الطاقة إلى ضوء (حاليا ، يقال أن كفاءة المنتجات الصناعية للمصنعين ذات الصلة تجاوزت 5 ٪) ، ويتم تحويل الطاقة المتبقية أكثر من 95 ٪ إلى حرارة. وهذا يؤدي إلى رقاقة LED UVC لتوليد حرارة شديدة بشكل غير طبيعي. في هذا الوقت، إذا لم تتم إزالة الحرارة بسرعة وأبقى رقاقة LED تحت درجة حرارة التشغيل القصوى، فإن حياة وموثوقية الصمام UVC تتأثر مباشرة، وأنه قد يكون حتى غير صالحة للاستعمال.
نظرا لصغر حجم الصمام UVC نفسه ، لا يمكن تبديد معظم الحرارة من الأمام ، لذلك يصبح الجزء الخلفي من الصمام الطريقة الوحيدة لتبد الحرارة بشكل فعال. يتم نقل مهمة تحسين تبديد الحرارة إلى حزم المصب والوحدات النمطية. في هذا الوقت، وكيفية القيام بعمل جيد من الإدارة الحرارية في عملية التعبئة والتغليف مهم بشكل خاص.
3. الإدارة الحرارية لعملية التعبئة والتغليف لا ينفصلان عن جانبين من المواد والعمليات
1. الجوانب المادية. بعد سنوات من التطوير ، لا تختلف مواد التعبئة والتغليف UVC LED الحالية وعمليات الترابط في السوق كثيرا. وتستند المصابيح UVC في السوق أساسا على الوجه رقاقة وعالية الموصلية الحرارية ركائز نيتريد الألومنيوم. كما نيتريد الألومنيوم (عين) لديه الموصلية الحرارية الممتازة (140W/mK-170W/mK)، فإنه يمكن أن تحمل شيخوخة مصدر الأشعة فوق البنفسجية نفسها. هذا الحل لا يلبي فقط الحاجة إلى الإدارة الحرارية العالية لمصابيح UVC ، ولكنه يفيد أيضا مراقبة جودة مصابيح UVC.
2. عملية التعبئة والتغليف هو عامل مؤثر في الإدارة الحرارية. تتجسد عملية التعبئة والتغليف بشكل رئيسي في تقنية الترابط المتمرس ، بما في ذلك ثلاث طرق: لحام عجينة الفضة ، ولحام عجينة اللحام وحام Eutectic Au-Sn.
على الرغم من أن قوة الترابط من لحام عجينة الفضة جيدة ، فمن السهل أن يسبب هجرة الفضة ويسبب فشل الجهاز.
لحام عجينة لحام، منذ نقطة انصهار عجينة لحام هو فقط حوالي 220 درجة، بعد تركيب الجهاز، وسوف تحدث إعادة ذوبان بعد وضع الجهاز في الفرن مرة أخرى، ومن المرجح أن رقاقة تسقط وتفشل، مما يؤثر على موثوقية الصمام UVC.
يتم اللحام eutectic Au-Sn بشكل رئيسي عن طريق التدفق ، والذي يمكن أن يحسن بشكل فعال قوة الترابط والتوصيلية الحرارية للرقاقة والركيزة. وعلى النقيض من ذلك، فإنه يتمتع بموثوقية أعلى ومفيد لمراقبة جودة مصابيح UVC.
لذلك ، يتم استخدام طريقة اللحام eutectic الذهب القصدير في الغالب في السوق. بالمقارنة مع أول طريقتين للترابط يموت، يتم تنفيذ اللحام eutectic أساسا عن طريق التدفق، والتي يمكن أن تحسن بشكل فعال قوة الترابط والتوصيلية الحرارية للرقاقة والركيزة، وأكثر موثوقية، مما يؤدي إلى مراقبة الجودة من المصابيح UVC.
4. مع نفس المواد والعمليات، قد يكون تأثير الإدارة الحرارية لا تزال مختلفة تماما
1. للقيام بعمل جيد في الإدارة الحرارية، والمفتاح هو للحد من معدل الفراغ لحام
في عملية اللحام ، وتشارك أساسا مشكلة معدل الفراغ لحام. فراغات اللحام تشير إلى العيوب التي تشكلت أثناء لحام رقائق LED والركائز. تظهر كفراغات في المظهر. وهي مؤشر مهم يؤثر على تبديد الحرارة. وفقا للتجارب ذات الصلة ، كلما انخفض معدل فراغ اللحام ، كلما كان تأثير تبديد الحرارة أفضل وكلما طالت مدة المنتج. ، كلما كانت الجودة أفضل.
2. تبديد الحرارة من وحدة مصدر الضوء هو أيضا واحدة من النقاط الرئيسية.
بالنسبة لمصابيح UVC المتكاملة متعددة الرقائق ، كلما كانت الرقائق أكثر تكاملا ، زادت حدة مشكلة تبديد الحرارة. على الرغم من أن المصنعين سوف يقلل من معدل فراغ لحام لتحسين تأثير تبديد الحرارة, ركيزة الألومنيوم ليست بالوعة الحرارة النهائي.
بعد أن يتم إجراء الحرارة الناتجة عن حبة مصباح LED إلى لوحة الألومنيوم ، تحتاج ركيزة الألومنيوم إلى إجراء الحرارة بكفاءة للمبرد من خلال مادة الواجهة الحرارية لتبلد الحرارة ، وذلك لضمان استقرار وسلامة حبة مصباح LED للاستخدام على المدى الطويل. يمكن أن توفر مادة الواجهة الحرارية مسارا فعالا للتركيب الحراري للفجوة بين ركيزة الألومنيوم وبالوعة الحرارة والملمس السطحي الخشن ، وبالتالي تحسين كفاءة تبديد الحرارة للوحدة. هناك أنواع مختلفة من مواد الواجهة الحرارية ، والضغوط العالية ، والنعومة الفائقة. يمكن أيضا استخدام أوراق السيليكون الموصلة حراريا التي يمكن استخدامها كممتصات للاهتزاز في مصابيح الأشعة فوق البنفسجية.
5. ملخص
مع توسع سوق UVC LED بشكل أكبر ، يحتاج المصنعون إلى النظر في طرق جديدة لمواجهة هذا التحدي. الآن، يبقى السؤال كيفية التعامل مع المطالب الحرارية العالية من المصابيح الأشعة فوق البنفسجية مع ضمان أن المكونات لا تزال فعالة من حيث التكلفة، ودائم، ومقاومة لارتداء مصدر الأشعة فوق البنفسجية نفسها. يمكن أن تجلب تقنية التطهير UVC التي تنفذها المصابيح تأثيرات تحويلية حقيقية. في تطوير هذه الصناعة، من الضروري ضمان أن التحديات الحرارية التي تواجهها المصابيح الأشعة فوق البنفسجية يمكن التغلب عليها.
