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1、燈具散熱系統分析 隨著LED生產工藝技術的進步,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分析等效模型。結合燈具的熱學模型,對主動式和被動式散熱方式進行比較分析。研究影響燈具散熱效率的主要因素,將為改善當前LED照明燈具的散熱設計提出指導性意見。 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域占有龐大的份額。近年來,隨著國家建設節(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,在其生產工藝以及性能不斷進步的基礎上,LED進入照明領域已經成為一種必然趨勢。 1 LED的結溫和性能的關系目前限制LED照明燈具發(fā)展的
2、瓶頸主要有兩個:一是成本。目前LED光源相對傳統光源來說,價格還是偏高。但是隨著生產工藝的進步以及國內企業(yè)的廣泛參與,LED成本會逐步下降。另一個是散熱。由于LED屬于半導體發(fā)光器件,而半導體器件隨著自身溫度的變化,其特性會有明顯的變化。 LED相對光輸出隨結溫的變化曲線(a)是CREE公司生產的XLamps系列產品(b )是LUMILEDS公司生產的LUXEON K2系列產品 LED結溫與壽命關系曲線LUMILEDS生產的LUXEON K2系列產品結溫與壽命的關系 2 燈具熱學分析模型目前LED燈具核心的結構為選用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為如下過程:先是經過焊接層將熱量傳給固定LED的鋁基板,然后鋁基板導熱膠將熱量傳給燈具外殼,再通過燈具外殼傳導給各個散熱片,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和對流來散熱 散熱分析對于傳導型熱阻,其阻值R=AxKA;對于對流型熱阻,其阻值R=1hA。其中:K是材料的導熱系數,h是對流系數,A是導熱面積。可以看出,要降低各部分的熱阻,在材料選定的情況下,應盡可能降低材料的厚度。鋁的導熱系數K=202Wm ,鎳的導熱系數是93Wm ,而空氣的導熱系數是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:設計簡單,并且很容易和燈具的機械結構設計結合起來,這就比較容易達到燈具的防護等級要求,并且成本較低。缺點:散熱效率不高,并且設計出的燈具因為有大量的散熱片而導致燈具過重。同時由于散熱片的存在,使得燈具外殼比較容易積灰,會降低燈具的維護系數。 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,器件的結溫上升會越小,但是二者并不成簡單的比例關系。 4 主動式散熱主動式散熱主要是通過水冷、風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、無風扇時樣品各部分的溫度增加風扇的確在很大程度上改善了燈具的散熱性能 謝謝!Thank you!