大功率LED的散热机构有哪几种形式?

(1)主动散热:包括加装风扇强制散热、水冷散热技术、半导体制冷芯片。
    (2)被动散热:包括自然散热、热管加鳍片、均温板加鳍片、回路热管散热等。
    以路灯应用来说,在户外安装风扇,会有稳定性方面的问题,水冷式散热与半导体
制冷芯片则需要额外付出更多电能来散热,且散热端也需要另外的结构来散热。因此,在
led路灯应用上,严苛的户外环境应避免上述被动散热的设计。
    在被动散热的原件中,回路热管恰好补足了热管与均温板无法远距离传热这一点,
可将热导至较远或较容易散热的地方。
    ①自然散热:自然散热采用热传导、热对流及热辐射作为基本的散热原理。具体而
言,它主要是利用热传导将热导到灯具外壁面,再借由灯具表面积或鳍片与周围空气的对
流和对周围物体的辐射来散热的。
    自然散热的优点为散热成本最低、结构最简单,较偏向于小瓦数散热,如mr16的应
用。市场上以自身结构本体散热方式的led路灯产品多为100 w以下的产品,且利用led
灯珠排放密度低的方式来克服热通量过高的问题,但松排列却可能会在光学上产生多重影
像的现象。在实际应用时,若灯具利用鳍片散热(鳍片外露于大气中),则应特别注意避
免落尘或其他异韧等积累于鳍片上,以免造成散热效果降低,影响led寿命。
    ②热管加鳍片:热管是一种新型高效的传热元件。它利用介质热变化来吸收或散发
高热能。热管已成为具备极高的热传效率的设备。一般热管仍需要在冷凝端加鳍片散热。
这种散热手段具有紧凑性、可靠性、灵活性、高散热效率、不需要维修等优点。
    热管加鳍片是目前市场较成熟的热管技术,一般单支直径为6 mm的圆管热管便可解
决40~50 w的热量,考虑折弯、打扁效率的折损,一支热管可解决30~40 w的热量。
以一个100 w的灯具来说,约三支热管便可将热带出led模块,接着导至鳍片散热。针
对高瓦数(如100 w以上)的led路灯产品,热管加鳍片是一种较合理、成本较低廉的
解决方式,这种散热方式为目前led路灯市场上的大宗。
    ⑨均温板加鳍片:均温板与热管的原理及理论架构相同,只是热传导的方向不相同,
热管的热传导方式是一维的,是线的热传导方式,而均温板的热传导方式是二维的,是面
的热传导方式。
    均温板最大的优点是解决了高热通量的散热问题,或解决了突扩热阻,将不易散热
的点热源拓展成了较易散热的面热源。
    采用均温板加鳍片的散热方式,均温板仅能把热往垂直方向传递,由此便造成在灯
具外形设计上昀限制,如图3-41所示。目前市场上利用此散热方式的厂家并不多,应用的
方式为6~8个led为一模块,以多模块组合成大瓦数的led路灯。
    ④回路热管散热:当热量从蒸发器传至回路热管内的工作介质后,工作介质吸收热
量后将其蒸发流向冷凝器,释放热量冷凝后,再借由蒸发器内多孔材料的毛细力重新回到
蒸发器,反复循环。回路热管技术原本应用于太空科技、人造卫星等,在led照明是一项新尝试,其原
理如图3-42 (a)所示,应用示意如图3-42 (b)所示。散热管可利用灯壳散热,不需多加
装鳍片,若考虑美观,可将散热管绕置于灯壳内部。
    目前来说,在led的发光效率还没有提高到极高的程度时,还只能尽量改善其散热
来延长led的寿命。采用回路热管散热技术可以把led的结温降低到65℃,这就大大
地提高了led灯具的使用寿命。实际测试表明,每天工作12小时,其光衰小于3%。预
计在工作十年以后,其光衰只有20%,这就基本上解决了寿命的问题。
   一般回路热管的单一模块最高瓦数可达160 w(如图3-43所示),除了可解决高热通
量的问题外,还具有远距离传热效果好、抗重力好及可挠式好等优点。若散热管能有效与
灯壳结合,便能大幅降低整体灯具质量。透过回路热管,将位于灯具下方的led模块的
热带往上灯壳,透过上灯壳的大幅面积把热量散掉,以此方式便不会在灯壳上方看到鳍片,
从而可使灯壳不只是外观件也是功能件了。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计