淺談大功率LED燈具的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳寒冰

常州檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證研究院 江蘇常州 213164

自從愛迪生發(fā)明燈泡之后，世界上的照明技術(shù)就在不斷的發(fā)生變革，而LED燈的出現(xiàn)，就是照明領(lǐng)域又一次的偉大變革，LED燈在光能轉(zhuǎn)化率上優(yōu)異的表現(xiàn)，改變了人們對(duì)于燈具照明的認(rèn)識(shí)，可以說正是因?yàn)長ED燈的出現(xiàn)，讓我們的城市夜間生活變得更加豐富多彩。但是大功率的LED燈照明，依舊需要擁有配套的散熱裝置，本文主要是研究在當(dāng)前LED燈發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)于如何在燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于散熱性能的良性發(fā)展提供一些淺顯的意見，期望可以給相關(guān)人員帶來一些幫助。

1 大功率LED燈具壽命受溫度影響

LED燈壽命一般較長，因?yàn)槠湓诠ぷ髦邪l(fā)熱功率較低，工作環(huán)境較為穩(wěn)定，所以在壽命上有著良好的表現(xiàn)。但是對(duì)于大型的LED燈而言，在實(shí)際的工作中，如果沒有良好的散熱設(shè)計(jì)，同樣會(huì)在工作中積攢過大的工作余熱，從而嚴(yán)重降低LED燈的壽命。一般而言，大功率LED燈在工作中，主要是因?yàn)闇囟葧?huì)對(duì)電極引線、環(huán)氧樹脂、芯片等各種部件進(jìn)行影響，從而使得整個(gè)系統(tǒng)在工作中，因?yàn)槟骋徊考p害，進(jìn)而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)，難以完成工作要求[1]。為此，在LED燈的設(shè)計(jì)中，尤其是對(duì)于溫度有著較高要求的大功率LED燈的設(shè)計(jì)中，則需要對(duì)不同材料的熱系數(shù)進(jìn)行控制，也就是保證所有燈具設(shè)計(jì)中所使用材料的熱系數(shù)可以保持一致的情況下，必然就可以讓大型LED燈在工作中，工作性能持久而穩(wěn)定。

2 LED燈具散熱器

從熱傳遞的本質(zhì)上進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)熱傳遞就是一個(gè)能量釋放的過程，但是相比較于彈簧彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能的釋放不同，熱傳遞是一個(gè)微觀過程，也就是能量沖擊分子中進(jìn)行能源傳遞，即高能量分子傳遞給低能量分子[2]。一般而言，將熱傳遞分為輻射、對(duì)流、熱傳導(dǎo)。在大功率LED燈的散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，主要是將重視燈具在設(shè)計(jì)時(shí)是否滿足熱輻射和對(duì)流的需求，也就是燈具的設(shè)計(jì)必須要更多考慮如何將多余的熱量傳遞到周圍的空氣中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于LED燈散熱的需求。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化散熱器

在當(dāng)前的大部分LED燈的使用中，大功率LED燈其電流主要集中在350mA、700mA、1A 。所以在進(jìn)行LED燈的燈具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必然考慮到當(dāng)前大功率LED燈的各種電流流量的設(shè)計(jì)，也就是從LED燈的內(nèi)部芯片首先進(jìn)行分析，為了增加散熱器的壽命，減少熱量聚集對(duì)于LED燈控制系統(tǒng)的影響，就需要對(duì)于LED燈芯片部分的散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保證在最大功率下，LED燈依舊可以滿足工作的需求。

3.1 LED燈具散熱設(shè)計(jì)方法的選擇

關(guān)于LED燈在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)對(duì)于散熱能力的最優(yōu)化分析，則需要對(duì)燈具的散熱能力分析，在實(shí)際工作中，為了增加工作效率，減少不同需求的大型LED燈因?yàn)楣ぷ餍枨髮?duì)于燈具的要求，就需要采用流體動(dòng)力軟件，進(jìn)行相應(yīng)的仿真測(cè)試，在軟件下，所進(jìn)行的仿真測(cè)試，可以 有效的對(duì)燈具在不同形狀和設(shè)計(jì)方式下，散熱能力和散熱過程進(jìn)行模擬，從而讓散熱器的工作性能更加的符合LED燈工作的需求[3]。

3.2 自然冷卻散熱器設(shè)計(jì)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)前對(duì)于大型LED燈的需求也越來越高，所以在針對(duì)大型LED燈的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，如此才可以滿足市場(chǎng)發(fā)展對(duì)于燈具的需求。一般情況下，科學(xué)設(shè)計(jì)散熱就可以滿足散熱需求，但是為了更好的滿足在正常工作情況下的自然三人器設(shè)計(jì)，就需要增加散熱器表面的自然散熱設(shè)計(jì)，也就是在燈具的設(shè)計(jì)中，充分考慮自然冷區(qū)邊界溫度對(duì)于散熱的影響。

4 PCB板加散熱片

很多情況下，LED燈在工作中，聚集有大量的熱量的部位往往不在于發(fā)光部位，而是在LED燈具的控制位置。具體而言，就是在LED燈的設(shè)計(jì)中，需要從各個(gè)角度對(duì)于散熱能力進(jìn)行分析，在上文的內(nèi)容中已經(jīng)對(duì)不同部件的熱系數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的分析，從中不難看出，在LED燈具的設(shè)計(jì)中，必然要重視關(guān)于不同部位的熱量控制的需求。為了更好的保證LED燈在工作中可以滿足pcb板的散熱需求，則可以在燈具的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)關(guān)于散熱片的添加。添加的散熱片需要考慮到整個(gè)燈具的設(shè)計(jì)方式，因?yàn)樯崞瑒?dòng)工作原理在于進(jìn)行相應(yīng)熱輻射，也就是需要對(duì)熱阻進(jìn)行控制。這種設(shè)計(jì)方式對(duì)于大型LED燈在工作中，因?yàn)楦鞣N原因，使得PCB板溫度上升，從而就可以利用散熱板，對(duì)這一情況進(jìn)行控制，保證LED燈可以正常工作。

5 結(jié)語

高安全性、長壽面、應(yīng)用靈活、環(huán)保、節(jié)能、高效等是發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)，L E D 技術(shù)在不斷的應(yīng)用與實(shí)踐中取得了進(jìn)步，但L E D產(chǎn)品熱量的快 速聚集的問題限制了大功率L E D 發(fā)展，為致力于大功率L E D 光效及使用壽命的延長等問題，簡(jiǎn)要分析大功率L E D 燈具散熱結(jié)構(gòu)。通過對(duì)LED燈在工作中需求進(jìn)行分析，可以明顯的發(fā)現(xiàn)大型的LED燈在工作中對(duì)于散熱有著極高的需求，也就是需要相關(guān)的工作人員，在應(yīng)對(duì)燈具的設(shè)計(jì)上，需要充分考慮整個(gè)系統(tǒng)的散熱能力，在選擇各種零件時(shí)，盡量考量內(nèi)部材料的熱系數(shù)，利用良好的熱系數(shù)設(shè)置，保證整個(gè)燈具的設(shè)計(jì)可以盡量實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理。