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1、燈具散熱系統(tǒng)分析 隨著LED生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)步，散熱問題成為阻礙LED照明燈具發(fā)展的瓶頸。溫度上升對LED性能造成一定影響，因此需要建立燈具熱學(xué)分析等效模型。結(jié)合燈具的熱學(xué)模型，對主動式和被動式散熱方式進(jìn)行比較分析。研究影響燈具散熱效率的主要因素，將為改善當(dāng)前LED照明燈具的散熱設(shè)計提出指導(dǎo)性意見。 前言在我國的總用電量中，照明用電大約占13。而城市公共照明用電在整個照明領(lǐng)域占有龐大的份額。近年來，隨著國家建設(shè)節(jié)約型社會戰(zhàn)略的提出，作為一種高效節(jié)能的新型光源，在其生產(chǎn)工藝以及性能不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上，LED進(jìn)入照明領(lǐng)域已經(jīng)成為一種必然趨勢。 1 LED的結(jié)溫和性能的關(guān)系目前限制LED照明燈具發(fā)展的

2、瓶頸主要有兩個：一是成本。目前LED光源相對傳統(tǒng)光源來說，價格還是偏高。但是隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)步以及國內(nèi)企業(yè)的廣泛參與，LED成本會逐步下降。另一個是散熱。由于LED屬于半導(dǎo)體發(fā)光器件，而半導(dǎo)體器件隨著自身溫度的變化，其特性會有明顯的變化。 LED相對光輸出隨結(jié)溫的變化曲線(a)是CREE公司生產(chǎn)的XLamps系列產(chǎn)品(b )是LUMILEDS公司生產(chǎn)的LUXEON K2系列產(chǎn)品 LED結(jié)溫與壽命關(guān)系曲線LUMILEDS生產(chǎn)的LUXEON K2系列產(chǎn)品結(jié)溫與壽命的關(guān)系 2 燈具熱學(xué)分析模型目前LED燈具核心的結(jié)構(gòu)為選用1W 左右的LED焊接在鋁PCB板上，然后將PCB板通過合適的分布方式固定在燈

3、具外殼上，再依靠外殼將熱量散出去。熱量的流動大概可以簡單歸結(jié)為如下過程：先是經(jīng)過焊接層將熱量傳給固定LED的鋁基板，然后鋁基板導(dǎo)熱膠將熱量傳給燈具外殼，再通過燈具外殼傳導(dǎo)給各個散熱片，最后靠散熱片與空氣間的對流將熱量散出。 LED燈具等效熱阻模型示意圖在此散熱過程中主要是利用傳導(dǎo)和對流來散熱 散熱分析對于傳導(dǎo)型熱阻，其阻值R=AxKA；對于對流型熱阻，其阻值R=1hA。其中：K是材料的導(dǎo)熱系數(shù)，h是對流系數(shù)，A是導(dǎo)熱面積?？梢钥闯觯档透鞑糠值臒嶙?，在材料選定的情況下，應(yīng)盡可能降低材料的厚度。鋁的導(dǎo)熱系數(shù)K=202Wm ，鎳的導(dǎo)熱系數(shù)是93Wm ，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)是0024Wm ，因此，為降

4、低連接層的熱阻，就要盡可能減少焊接層和硅膠層中的氣泡。 3 被動式散熱優(yōu)點：設(shè)計簡單，并且很容易和燈具的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合起來，這就比較容易達(dá)到燈具的防護(hù)等級要求，并且成本較低。缺點：散熱效率不高，并且設(shè)計出的燈具因為有大量的散熱片而導(dǎo)致燈具過重。同時由于散熱片的存在，使得燈具外殼比較容易積灰，會降低燈具的維護(hù)系數(shù)。 采用同類散熱方式的燈具散熱效果比較可以看出，散熱面積越大，器件的結(jié)溫上升會越小，但是二者并不成簡單的比例關(guān)系。 4 主動式散熱主動式散熱主要是通過水冷、風(fēng)扇等手段增加散熱器表面的空氣流動速度，以便快速帶走散熱片上的熱量，從而提高散熱效率。 有、無風(fēng)扇時樣品各部分的溫度增加風(fēng)扇的確在很大程度上改善了燈具的散熱性能 謝謝！Thank you！