大功率LED灯具散热技术

时间:2021-05-23来源:佚名

目前大功率LED灯具在市场上,还是十分紧俏的。技术难题集中在散热:关系到寿命长短,光衰,所以有必要研究探讨一下。

首先针对LED产品的外在直接参数,展开讨论:

温差大,散热器表面温度高—好? 这么说法对不对? 对此不能一概而论,需要对具体情况做具体分析,才能确定这种说法对不不对?

散热有两种目的:

(1)将热源的热量传递给环境,对环境加热时环境温度升高。比如供暖系统。

(2)将热源的热量传递出去,使热源的温度尽可能降低。大功率LED灯具的散热—本文章针对这个产品技术点,展开描述性地讨论。

对于供能系统,需要将周围环境加热到足够高德温度。LED大功率灯具产品的散热,与暖通散热的目的,正好有点反过来。可能读者不太会马上理解,等理解本文后,可能会理解前面这句话的原理。

LED大功率灯具散热的目的,不是保持散热器的温度为目标,也不是以加热环境温度为目的,而是以降低热源的温度为目的。因为有了散热,热源的温度才可能降低,散热器的温度,自然也不会高。良好的散热设计,热平衡后,热源与散热器的温差要小,散热器与周围的空气的温差也要小。

绝不能片面的看散热的有关公式中,散热量与温度或温度差成正比,以此为依据而提高散热器的温度。在热源功率一定时,要提高散热器的温度,就要减少散热器的尺寸或辐射能力。但是,散热器的温度提高,虽然使得散热器件与空气的温差大了,但是热源与散热器的温差却减小了,顾此失彼,实际上忽略了单位面积热量和散热的速度。这样的结果:散热器的温度升高了,热源的温度也相应地升高了。这不符合散热设计的初衷。

散热三个目标:

1, 热源,单位面积的传递热量。

2, 加快散热速度,单位时间热量传递。

3, 在符合前面两个条件,过高散热器与热源的温差,也是不可取,以成本为代价的,所以建议稿功率在适当的温度40-50度范围内,为可取的。

结合实际产品,来探讨散热的三个目标。

散热器与空气温差,不能笼统的讲,这要看情况来具体分析。如果散热器的翅片很薄,很高,热量难以传递到翅片顶端,顶端的温度就低。这样做就要设计光源散热中心与散热器,距离不能太远,尽可能接近。(图一,图二为例,只做参考,希望制作时参考热学原理,并结合实际制作经验,做样时留点余量,不断改进,这样能缩短产品走向市场时间)。

图一

优点:散热均匀速度快:符合第2条原理。

缺点:成本很高,,对于大功率90W以上,热量效果不佳。加工工艺过高,适合小中型功率泛光灯,投光灯。

图二

优点:大面积的散热,散热的热量多:符合第1条原理。

缺点:成本很高。对于大功率60W以上,热量效果不佳。灯壳的设计适合低于100W LED路灯要求。

第三种情况:

虽然看来散热器的远端与热源的温差实际很大,但热量并没有很好地传递到散热器的远端。这种大温差,小面积,长距离的热路径,实际热阻很大,单位时间内传导到远端的热量很少。

虽然加大散热面积(鳍片),空气导热系数很小,通过铜导管,是长距离传统过程,铜带接触面积小,热量主要通过路灯的灯壳辐射出去(不建议路灯系统做空气对流,但适合用在户内代替高功率卤素灯上,在这里简单带过)。

缺点:

1, 面盖部分加了,空气对流,但是密封系统变差,也是不优秀的设计,实际上更多的热量集中在鳍片上,而没有散到空气中去,或辐射出去。

2, 裸露铜管,铝管时间寿命变短。

3, 价格很昂贵。

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