LED の過熱は、器具の性能と耐久性に悪影響を及ぼします。 そのため、適切な LED 機能と熱管理システムを確保するには、適切なヒートシンクの取り付けが必須です。 しかし、ヒートシンクとは何ですか? また、なぜ LED にとって重要なのでしょうか? 

ヒートシンクは、LED 光源から熱を放散するデバイスです。 過熱を防ぎ、光を損傷から保護します。 したがって、LED の寿命も延びます。

ただし、LED ヒートシンクにはさまざまな種類があります。 しかし、この記事が役立つので、正しいものを選択することについて心配する必要はありません! それで、LEDヒートシンクについての全体的なアイデアを得るために、議論を始めましょう-

LEDヒートシンクとは？

An LEDヒートシンク LEDモジュールから発生する熱を吸収し、周囲の空気に伝達する装置です。 LEDの温度調節を助け、過熱を防ぎます。 そのため、LED ヒートシンクはどの LED 照明システムにも不可欠です。

ヒートシンクは通常、アルミニウムまたはその他の熱伝導性材料でできています。 一連のフィンとリッジが特徴で、表面積を増やして熱分散を向上させます。 この大きな表面積により、熱がより効果的に放散されます。 LED ヒートシンクは LED から熱を吸収し、空気中に放出します。 このプロセスにより、LED は低温に保たれ、最高の状態で機能します。

LED ヒートシンクが重要な理由

LEDヒートシンクは、適切な機能と寿命を保証します LEDフラッシュライト. また、LED ライトは、エレクトロルミネッセンスのプロセスを通じて光を放出します。 また、副産物として熱が発生します。 この熱は、LED ライトの内部コンポーネントに損傷を与える可能性があります。 また、効率と寿命も低下します。 ここで、LED ヒートシンクは冷却装置として機能し、LED ライトによって生成された熱を放散します。 したがって、内部コンポーネントを安全な温度に保ちます。

LED ヒートシンクは、アルミニウムなどの熱伝導率の高い素材で設計されています。 そして、そのような材料は、熱を素早く効率的に吸収して放散します。 また、最大の熱放散を可能にする大きな表面積を持っています。 そのため、過熱により LED ライトが過熱し、火災の危険が生じる可能性があります。 そのため、効率的なヒートシンクを配置することが重要です。

LEDヒートシンクはどのように機能しますか?

LEDヒートシンクとは、ヒートシンクを使用してLED光源から熱を除去するプロセスを指します。 このプロセスはいくつかの段階で発生します。

• 発熱

LED光源に電力が供給されると、発光の副産物として熱が発生します。

• 熱の移動

発生した熱は、LED チップからメタル コア プリント回路基板 (MCPCB) またはヒートシンクに伝達されます。

• 熱の放散

ヒートシンクは、LED チップと周囲の環境との間の熱橋です。 LEDチップから空気中に熱を伝導します。 また、ヒートシンクには大きな表面積があり、熱を放散するための十分なスペースを提供します。

• 熱の放射

ヒートシンクは、対流と伝導の組み合わせによって周囲の環境に熱を放射します。 熱は、ヒートシンクの高温の表面から冷たい空気に移動します。 これにより、LED チップから熱を逃がす温度差が生じます。

• LEDの冷却

放熱によりLEDチップの温度が下がり、過熱を防ぎます。 これにより、LED は安全で効率的な温度で動作することができます。 ヒートシンクは、過度の熱の蓄積によって引き起こされる可能性のある LED チップへの損傷を防ぐのにも役立ちます。

LEDヒートシンクの種類

アクティブ、パッシブ、コンビネーション モデルなど、いくつかのタイプの LED ヒートシンクを利用できます。

1. アクティブヒートシンク

アクティブ LED ヒートシンクは、ファンまたはその他の機械的手段を使用するタイプのヒートシンクです。 それらは、発光ダイオード (LED) デバイスから積極的に熱を取り除きます。 これにより、LED の性能と寿命が向上します。 さらに、過熱を防ぎ、LED の寿命を延ばします。 したがって、これらの理由から、アクティブ LED ヒートシンクは、高出力 LED アプリケーションでよく使用されます。 

2. パッシブヒートシンク

パッシブ LED ヒートシンクは、ファンやその他のアクティブな冷却システムを使用せずに、LED ライトによって生成された熱を放散するように設計されています。 それらは熱伝導に依存しています。 パッシブ ヒートシンクは、対流と放射に依存して、LED 光源から熱を伝達します。 それらは周囲の環境に熱を広げます。

これらのヒートシンクは通常、アルミニウム製です。 また、熱伝導率の高い材料にすることもできます。 さらに、フィンやその他の構造が特徴です。 熱伝達に利用できる表面積を拡大します。

さらに、パッシブ LED ヒートシンクは耐久性が高く、メンテナンスの必要性が低くなります。 ノイズレベルが低いため、照明アプリケーションでよく使用されます。 また、長寿命で運用コストが低いため、それらを使用することもできます。 さらに、それらは天候や環境条件に耐性があります。 したがって、これらの機能により、屋外照明器具に最適です。

3. ハイブリッドヒートシンク

ハイブリッド LED ヒートシンクは熱管理デバイスです。 それらは、従来の金属ヒートシンク材料を追加の要素 (ヒート パイプ、ベーパー チャンバー、または相変化材料) と組み合わせます。 また、これらの追加コンポーネントを含めることで、LED 照明システムの熱放散能力が向上します。 ハイブリッド LED ヒートシンクは、LED チップから発生する熱を効率的に除去し、熱による損傷を防ぐことを目的としています。 また、LED システムの性能と寿命も向上します。

4. コールドプレート

コールドプレートは、LED 照明器具用に設計された冷却システムです。 LED によって発生した熱を放散し、最適な温度レベルを維持します。 これらはアルミニウムと銅でできています。 また、両方を組み合わせることもできます。 それらは LED から熱を伝導することによって機能します。 次に、熱を周囲の空気に分散させます。 さらに、これらは軽量で、効率的で、費用対効果に優れています。

5. ピンフィンヒートシンク

ピンフィン LED ヒートシンクは、複数のピンが表面から突き出た金属ベース プレートでできています。 これにより、表面積が増加し、放熱が促進されます。 ピンフィン設計は、LED 光源からの熱放散において非常に効率的です。 LEDの温度を維持するのに役立ちます。 したがって、損傷を制御し、パフォーマンスを向上させます。 また、これらは高輝度で長寿命の照明などの用途でも人気があります。 これには、街灯、工業用照明、および自動車用照明が含まれます。

6. プレートフィンヒートシンク

プレート フィン LED ヒートシンクは、ベース プレート、一連のフィン、および放熱面で構成されます。 ベースプレートは熱伝導率の高い素材を使用。 これらは、LED 光源用の安全な取り付けプラットフォームを提供します。 フィンはベースプレートの上に配置され、熱放散のために大きな表面積を提供します。 通常、放熱面はアルミニウムでできています。 LED から周囲の空気に熱を逃がすのに役立ちます。

プレートフィン LED ヒートシンクは、照明アプリケーションで人気があります。 軽量で薄型設計で、取り付けも簡単です。 また、熱性能が高く、コスト効率に優れています。 このタイプのヒートシンクは、自動車用照明や産業用照明などの高熱用途にも最適です。 

7. 押出成形ヒートシンク

押出成形された LED ヒートシンクは、LED (発光ダイオード) 照明器具から熱を放散します。 それらは、アルミニウムを特定の形状とサイズに押し出すことによって作られています。 熱放散のための表面積を増やすフィン構造を作成します。 次に、ヒートシンクを LED 器具に取り付けます。 これにより、LED を低温に保ち、寿命を延ばすことができます。 したがって、それらの設計により、費用対効果が高くカスタマイズ可能なソリューションが可能になります。 商業用および産業用照明の一般的な選択肢です。

8. ボンドフィンヒートシンク

接着フィン LED ヒートシンクは、基材とフィンで構成されています。 それらは高強度の接着剤を使用して結合されています。 この接合プロセスは、熱伝達効率を向上させ、熱抵抗を低減するのに役立ちます。 

フィンは、ヒートシンクの表面積を増やすように設計されています。 これにより、より多くの熱が空気中に放散されます。 さらに、これはLEDライトを涼しく保つのに役立ちます。 さらに、寿命を延ばし、パフォーマンスを維持するのに役立ちます。 ボンド フィン ヒートシンクは通常、アルミニウムまたは銅でできています。 街路灯、屋内照明器具、自動車照明システムに使用されています。

9. フォールデッド フィン ヒートシンク

フォールデッド フィン LED ヒートシンクは、LED 照明器具に使用される冷却システムです。 それらは、曲げられて積み重ねられた薄い金属フィンでできています。 熱放散のために大きな表面積を作ります。 この設計により、コンパクトで効率的な冷却ソリューションが可能になります。 小型LED照明器具に最適です。 折り畳まれたフィンのデザインにより、空気の流れも良好です。 熱を素早く効率的に放散するのに役立ちます。

10. Z-Clip リテーナー ヒートシンク

Z-Clip Retainer LED ヒートシンクは、Z 型のクリップで設計されています。 LEDライトに取り付け、ヒートシンクを所定の位置に保持します。 これにより、効率的な放熱が可能になります。 LEDライトを最適な温度で稼働させ、寿命を延ばすのに役立ちます。 LED ヒートシンクには、LED ライト保持システムも組み込まれています。 LEDライトの脱落を防ぎ、安全性を高めます。

ヒートシンク材料の種類

ヒートシンクには、アルミニウム、銅、ポリマーなど、さまざまな素材があります。

1. アルミニウムヒートシンク 

アルミニウム LED ヒートシンクは、LED 照明システムの冷却によく使用されます。 低コスト、軽量構造、優れた熱性能など、いくつかの重要な利点があります。 アルミニウム製の LED ヒートシンクも熱をすばやく放散します。 これにより、システムをより低い温度で実行できるようになり、効率が向上します。 さらに、アルミニウムは丈夫で耐久性のある素材です。 したがって、過酷な環境条件に耐えることができます。

2. 銅ヒートシンク

銅製 LED ヒートシンクは、熱の放散に非常に効率的です。 LED の過熱や損傷のリスクを軽減します。 銅は熱伝導率も高いです。 これにより、LED から熱をすばやく逃がすことができます。 これにより、長期間にわたって最適なパフォーマンスを維持できます。 さらに、銅は軽量で耐腐食性があります。 これにより、産業用アプリケーションの完全な代替品になります。

3. ポリマーヒートシンク

ポリマー LED ヒートシンクは、放熱性を向上させることができます。 また、LED製品の効率を高め、寿命を延ばすこともできます。 ヒートシンクの独自のポリマー設計により、従来の金属設計よりも速く熱を放散できます。 これにより、熱管理の問題による LED 障害のリスクを軽減できます。 ポリマー LED は動作に必要なエネルギーも少なくて済みます。 これにより、コスト効率とエネルギー効率が向上します。

さらに、ポリマーヒートシンクを備えたLED製品は、そうでない製品よりも寿命が長くなります。 これにより、企業はメンテナンス コストを削減できます。 また、LED 照明への投資の寿命を延ばします。

ヒートシンクの材料: アルミニウム vs. 銅 – どちらが優れているか?

アルミニウムと銅には、それぞれ長所と短所があります。 したがって、十分な情報に基づいた決定を下すには、それらの違いを理解することが重要です。

アルミニウムは銅よりも熱伝導率が低いため、熱が伝わるのに時間がかかります。 一方、アルミニウムは銅よりも大幅に軽量で、構造的完全性が高くなります。

さらに、銅はアルミニウムよりも熱伝導率が優れています。 これにより、最も効果的な放熱が必要なアプリケーションに適しています。 さらに、銅はアルミニウムのように腐食しません。 

最終的に、どちらの材料が優れているかは、アプリケーション固有のニーズによって異なります。 産業用照明や自動車用照明には、銅が最適です。 一方、アルミニウムは建築照明に最適です。

ヒートシンクの設計に関する考慮事項

ヒートシンクを設計するには、いくつかの要因を考慮する必要があります。 これらは次のとおりです-

• ヒートシンクの種類

ヒートシンクのタイプは、全体的な考慮事項に大きな影響を与えます。 パッシブ シンクは、大きな表面積またはフィンを備えたヒートシンクです。 それらは、対流または放射によって熱を放散するように設計されています。 アクティブ シンクは、ファンまたは液体冷却システムです。 それらは、空気または液体を積極的に動かして熱源から熱を取り除くことによって機能します。 

したがって、各タイプのシンクにはそれぞれ利点と考慮事項があります。 たとえば、アクティブなシンクは、動作するために余分な電力を必要とする場合があります。 また、パッシブ シンクよりもノイズが大きくなる可能性があります。 したがって、さまざまな種類のシンクについて慎重に検討する必要があります。

• ヒートシンクの材料

ヒートシンクの選択によって、熱管理の効率と有効性が決まります。 材料の種類ごとに熱特性が異なるためです。

最も一般的に使用されるタイプは、アルミニウムと銅です。 さらに、どちらも優れた熱伝導率を備えています。 また、熱を放散するための大きな表面積もあります。 より高い温度耐性のために、他の材料にはセラミックまたはグラファイトが必要になる場合があります。 さらに、ヒートシンクの形状とサイズを考慮する必要があります。 これにより、最適なパフォーマンスが保証され、スペースの制約に適合します。

• 境界設計

境界設計は、システムの冷却能力、コスト、および全体的な効率に影響します。 設計者は、システムの熱性能を最適化できます。 また、ヒートシンクの形状とサイズは、気流、対流、および伝導に影響します。 境界設計は、熱放散に利用できる表面積にも影響を与えます。 適切に設計されたヒートシンクには、十分な表面積があります。 全体的なコストを最小限に抑えながら、発生した熱を効果的に放散します。

MCPCB: LED ヒートシンクにどのように役立つのか? 

MCPCB はメタルコアです プリント基板. LED の熱を光源から効果的に放散するように設計されています。 MCPCB の金属コアは、サーマル ブリッジとして機能します。 これにより、熱が LED からヒートシンクに放散されます。 

MCPCB 技術は、金属の熱伝導率が FR4 (ガラス繊維強化エポキシ) よりもはるかに高いという事実を利用しています。 したがって、LED からより効果的に熱を逃がします。 金属コアは、構造上の安定性も提供します。 電気接続が改善され、LED 冷却アプリケーションに最適なソリューションになります。

LED ストリップにはヒートシンクが必要ですか?

小型、低電力 LEDストリップ 熱をほとんど発生しないため、通常はヒートシンクを必要としません。 ただし、高出力の LED ストリップの場合は、ヒートシンクを強くお勧めします。 熱を放散し、LED ストリップへの損傷を防ぐのに役立ちます。

ヒートシンクは多くの場合、金属で構成され、導体として機能します。 LEDストリップから熱を奪い、周囲の空気に放散します。 ヒートシンクがないと、高出力の LED ストリップが過熱する可能性があります。 これにより、寿命が短くなり、故障の原因となります。 そのため、高出力の LED ストリップを使用している場合は、ヒートシンクを使用することをお勧めします。 これにより、寿命と最適なパフォーマンスが保証されます。

ストリップ ライトのヒートシンクのサイズを決めるには?

ストリップ ライトに合わせてヒートシンクのサイズを決定することは、照明システムの寿命と効率にとって重要なステップです。 ストリップ ライトのヒートシンクのサイズを決定する手順は次のとおりです。

ステップ-1: ストリップ ライトの電力を決定する

最初のステップは、ストリップライトの電力をワットで決定することです。 この情報は通常、製品仕様書に記載されています。

Step-2: 発生する熱を計算する

次のステップは、ストリップ ライトによって生成される熱を計算することです。 これは、次の式を使用して行うことができます: 生成される熱 = 電力 x 効率。 効率係数は通常約 90% です。

ステップ-3: ヒートシンクの熱抵抗を決定する

熱抵抗は、熱伝達に対するヒートシンクの抵抗の尺度です。 通常、℃/W で表されます。

Step-4: 最大許容温度上昇を決定する

最大許容温度上昇は、ストリップ ライトが到達する周囲温度と最大温度の差です。 通常、メーカーはこの温度を指定します。

Step-5: 必要なヒートシンクのサイズを計算する

最後のステップは、次の式を使用して必要なヒートシンクのサイズを計算することです。

必要なヒートシンクのサイズ = 発生する熱 ÷ (熱抵抗 x 最大許容温度上昇)

上記の計算は単なる見積もりであることを覚えておくことが重要です。 正確な見積もりについては、専門家と話すことができます。 さらに、ヒートシンクの物理的寸法を考慮してください。 これらは、照明システムに適切に収まるようにするための長さと幅です。

LEDヒートシンクを選択する際に考慮すべき要素

LEDヒートシンクを選択する際に考慮すべき要素は次のとおりです。

熱抵抗

熱抵抗とは、ヒートシンクが LED から熱を放散する能力を指します。 熱抵抗が高すぎると、熱が蓄積し、LED が過熱して早期に故障します。 

一方、熱抵抗が低すぎると、ヒートシンクが大きくなりすぎます。 これは、LED システムの全体的な設計に影響します。 特定のアプリケーションに適した LED ヒートシンクを選択するには、熱抵抗と、コスト、サイズ、材料などの他の要因とのバランスを取ることが不可欠です。

熱流

LEDヒートシンクを選択するときは、熱の流れを考慮してください。 ヒートシンクの主な機能は、LED から熱を放散することです。 過熱を防ぎ、 寿命. ヒートシンクが効果的に熱を伝達できない場合、LED は最終的に過熱して故障します。 

LED の出力に基づいて熱の流れを評価する必要があります。 また、周囲温度と材料の熱抵抗も考慮されます。 熱伝導率が高く、熱抵抗が低いヒートシンクを選択することをお勧めします。 これにより、最適な熱伝達が保証されます。 適切な熱の流れがあれば、LED ヒートシンクは LED を確実かつ効率的に冷却します。

熱伝導率

熱伝導率は、ある点から別の点に熱を伝達する材料の能力です。 熱伝導率が高いということは、熱が LED からヒートシンクに効率的に放散されることを意味します。 熱伝導率の高いヒートシンクを使用すると、LED の過熱を防ぐことができます。 ただし、素材が異なれば熱伝導率も異なります。 たとえば、アルミニウムの熱伝導率は、約 170 ～ 251 W/mK の範囲です。 同時に、銅の熱伝導率はアルミニウムより高く、約 401 W/mK の値です。 

パーフェクトヒートシンクタイプ

パッシブ ヒートシンクは、自然対流と伝導によって熱を放散するように設計されています。 したがって、ファンや水冷などのアクティブな冷却方法に依存しません。 これは、メンテナンスやノイズの必要性を排除するため、一部のアプリケーションにとって魅力的なオプションです。 また、アクティブな冷却に関連する潜在的な障害点も阻止します。 さらに、パッシブ ヒートシンクはより費用対効果が高い場合があります。 また、動的冷却ソリューションよりもフォーム ファクタが小さくなっています。 

自然対流

自然対流とは、流体 (通常は空気) を介した熱伝達の流れを指します。 このプロセスでは、暖かいヒートシンクを横切って流れる流体/空気が表面から熱を取り除き、周囲の環境に伝達します。

ただし、ヒートシンクのフィン間隔間の乱気流を増やすと、自然対流が大幅に強化されます。 この場合、フィン/プレートの設計と構造が重要になります。 たとえば、穴の開いたフィンは冷却メカニズムを加速します。 したがって、LED に最適なヒートシンクを選択する前に、この要因を考慮してください。 

高い放熱性

高い放熱性により、LED ライトはより低い温度で動作できます。 過熱による損傷のリスクを軽減し、ライトの寿命を延ばします。 また、このタイプのヒートシンクは、ライトの冷却に必要なエネルギーを削減します。 その結果、全体的なエネルギー消費が削減されます。 また、放熱性の高いヒートシンクにより、長期的にはメンテナンス費用を削減できます。

フィンの形状とサイズ

フィンのサイズと数によって、熱が放散される表面積が決まります。 同時に、フィンの形状は、ヒートシンクの気流と全体的な効率に影響を与える可能性があります。 さらに、大きくて等間隔のフィンを備えた加熱シンクは、より優れた熱放散を提供します。 フィンが小さく間隔が狭いものと比較。 さらに、フラットまたはカーブなどのフィンの形状も、放熱性能に影響を与える可能性があります。

LED ヒートシンクの取り付け方法

以下は、LED ヒートシンクを取り付けるための段階的なガイドです。

まず、 ヒートシンクを取り付けるために LED を準備します。 LED が新しい場合は、LED ホルダーまたはソケットに挿入します。 LED が取り付けられている場合は、所定の位置にしっかりと固定されており、ヒートシンクの取り付けプロセス中に緩まないことを確認してください。

第二に、 LED とヒートシンクの表面をイソプロピル アルコールできれいにして、しっかりと接着させます。 LED の表面に少量のサーマル コンパウンドを塗布します。 これを含めると、LED とヒートシンク間の熱伝達が改善されます。

第三に、 ヒートシンクを LED に合わせ、LED ホルダーまたはソケットに取り付けます。 ヒートシンクと LED ホルダーの設計によっては、ネジ、クリップ、または両方の組み合わせが必要になる場合があります。 ヒートシンクがしっかりと取り付けられたら、LED をオンにして、正常に動作することを確認します。 LED は、ちらつきや調光がなく、明るく安定している必要があります。

最後に、 LED が正常に動作する場合は、ネジまたはクリップを締めて確実に接続します。 必要に応じて、熱放散を改善するためにサーマル コンパウンドを追加します。

ヒートシンクの効率を最大化するには?

LED ヒートシンクの効率を最大化するには、適切なサイズにすることが重要です。 また、適切に構築され、適切に設置されていること。 ヒートシンクが、LED デバイスによって生成される熱に耐えるのに十分な大きさであることを確認してください。 小さすぎると、効果的に熱を放散できません。 さらに、優れた熱伝導率を持つ高品質の素材を選択することが必須です。 これにより、最適なパフォーマンスを確保できます。

最後に、最適なパフォーマンスを得るには適切な取り付けが不可欠です。 LED ヒートシンクがデバイスにしっかりと取り付けられていることを確認します。 また、空気の流れを妨げる可能性のある隙間がアセンブリにないことを確認してください。 これらの手順は、LED ヒートシンクが効率的に動作するようにするのに役立ちます。

ヒートシンクの重量は重要ですか?

はい、ヒートシンクの重量は重要です。 ヒートシンクが重いほど、熱を放散し、コンポーネントをより低温に保ちます。 ヒートシンクが重いほど、表面積も大きくなります。 これにより、冷却しているコンポーネントからより多くの熱を吸収できます。 したがって、ヒートシンクを選択するときは、そのサイズと重量を考慮することが不可欠です。

よくあるご質問

まとめ

全体として、LED ヒートシンクは LED 照明用に特別に設計されています。 LED が過熱するのを防ぎながら、LED を最高の状態に保つ方法を提供します。 それらは、LED から熱を逃がすことによって機能します。 これにより、より涼しく、より効率的にすることができます。

結論として、LED ヒートシンクは、過熱によって引き起こされる可能性のある潜在的な損傷を防ぎます。 それがなければ、LED はその潜在能力を最大限に発揮することができません。 したがって、適切な熱管理を確保することは、どのような LED セットアップにも不可欠です。

LEDYiは高品質を製造しています LEDストリップとLEDネオンフレックス. 当社のすべての製品は、最高の品質を確保するためにハイテク研究所を通過します。 さらに、LED ストリップとネオン フレックスのカスタマイズ可能なオプションを提供しています。 したがって、プレミアム LED ストリップと LED ネオン フレックスの場合、 お問い合わせ LEDYi できるだけ速くに！