【电子资讯】大功率LED的散热形式有哪些?
LED 的主要缺点之一散热是一大問題,这会降低LED的发光效率,下面是关于LED的散热形式:
第一种:主动散热:包括加装风扇强制散热、半导体制冷芯片、水冷散热技术。主动散热本身也消耗一定的电能,主动地将热量带走,散热效果比较好。
第二种:被动散热:包括自然散热、回路热管散热、热管加鳍片、均温板加鳍片等。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。
③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。
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。
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