COB LED冷却の基礎を理解する

LED技術は白熱電球よりも効率的な代替手段を提供しましたが、製造コストが高いため、初期のバージョンでは多くの設計で法外な値段になっていました。LED技術の採用が進むにつれて、半導体製造はより合理化され、最終的にLEDはより安価で入手しやすくなりました。半導体製造は、その多くがLEDとトランジスタの開発に最適化されており、より小型で効率的なデバイスの作成に重点を置いていました。チップオンボードLED (COB LED) は、このコンパクトで高効率な半導体製造の成果の1つです。

COB LEDとSMD LEDの違い

COB LED は、多数のLEDチップが融合され、プリント回路基板に統合されています。ボードは単一の回路を利用してLEDチップに同時に電力を供給します。表面実装ダイオード (SMD) LEDは、単一のダイオードに電力を供給するために多くの独立した回路を使用します。

COB LEDを使用する主な利点は、ダイオードの密度です。ダイオード密度は、単一の領域に収まるダイオードの数の測定値です。COB LEDには通常、マトリックス構成で配置された9個以上のダイオードがあり、それらはすべて電源に同じ回路を使用します。この設定により、LEDの色変更能力は制限されますが、非常に高密度の照明が可能になり、SMDオプションよりも効率が向上します。COB LEDは技術的には単一のボード パッケージ上に多数のダイオードが集まったモジュールであるため、LEDモジュールと呼ばれることもあります。

COB LEDの温度管理

COB LEDを設計に組み込む場合は、LEDボードの冷却要件を理解する必要があります。LEDモジュールは、道路や駐車場の照明などの照明用途に非常に効率的で有利ですが、 熱負荷の管理に関しては、設計上の大きな課題が生じる可能性があります。COB LEDは高出力コンポーネントであるため、高温を発生します。たとえば、Cree社が設計したXHP70.2 LEDは、6Vで最大28.8ワットの電力を利用でき、かなりの量の光と大量の不要な熱を生成します。

熱管理の取り組みがなければ、XHP70.2 LED接合部の温度は数秒のうちに簡単に250度を超える可能性があります。これにより、COB LEDが劣化して誤動作し、隣接するデバイスの障害が発生する可能性があります。COB LEDのデータシートを参照して、最大接合部温度 (故障前の接合点で許容される最大温度) を確認します。動作接合部温度が低いほど良いです。

COB LEDの熱を調節する

COB LEDの冷却は他のタイプの冷却と同様ですが、COB LEDは占有面積が小さく電力が高いため、発熱が高くなります。この組み合わせは、高熱機器がパッシブ冷却方式、アクティブ冷却方式、またはその両方の組み合わせに依存しているため、電気エンジニアや機械エンジニアにとって大きな課題となります。COB LEDの高い熱出力能力を考慮して、エンジニアは次のようなアクティブ冷却方法を使用します。

·      液体冷却

·      ヒートパイプ

·      ファンシンク

·      合成ジェット冷却

高出力LEDを使用する大量生産デバイスでは、街灯柱のヘッドに組み込まれた冷却フィンなど、パッシブ熱管理デバイスがデバイスに組み込まれている場合があります。パッシブ冷却では、COB LEDを冷却するために余分なエネルギーは必要ありませんが、複雑な作業です。最小接合部温度が確実に動作するように、受動冷却設計を細心の注意を払って設計する必要があります。

Cree は、XLamp LED の特定の熱管理手法の概要と、XLamp LEDモジュールをホストするPCB の熱性能を最適化する方法を示す一連のホワイトペーパーを提供しています。エンジニアはさまざまな熱管理方法を利用してCOB LEDを冷却できますが、精度が不可欠です。適切な熱管理により、COB LEDは照明アプリケーションにとって効率的で安全かつ望ましい選択肢であり続けます。