当前位置:网站首页>常见问题

灵活选择LED灯泡散热处理 切合实际应用需求
 
作者: 来源: 日期: 2011-11-25 点击数: 分享到:
更多
由于当LED灯泡的操作温度提高时,其寿命及发光效率均会下降,而产生色偏与光衰的程度则会提高,并对于LED照明会造成相当不良的影响,因此如何在LED灯泡有限的空间之中,以最有效率的方式进行散热,长期以来一直都是LED照明业者研发设计的重点。

  一般来说,LED灯泡中的二极管在发光时所产生的废热,会通过Slug、Board…等多个零组件的引导之后,再排放到周围的大气环境中,热量传送在二极管与Slug、Slug与Board之间,主要靠的是热传导型式,至于由Board传送到大气环境中,则是有热传导、热对流及热幅射3种。LED照明业者在规划产品的散热设计时,可先对此传导过程进行散热分析,借以计算出每一段环节中的热阻值大小,然后再针对表现较差的部分加以改善。这样解决散热问题的做法会比较能看出成效。

分析热传导形式 解决LED散热问题

  以热传导效率的改善为例,我们可以透过设法增加Slug/Board的几何尺寸面积,亦或是直接选用高导热材料来制作散热元件的方式来进行,以降低该部分的热阻值。而对于二极管与Slug、Slug与Board之间因面积大小差异、温度分布不均而所衍生出的扩散热阻问题,简国祥则建议可由减少面积比、增加元件底板厚度、提高材料本身的热传导系数,以及强化热对流效果…等层面来下手。增加底板厚度是较为常见的做法。当其厚度增加时,因面积比所造成的差异效应便可缩小,热往垂直方向与向两旁水平扩散的速度会更趋于一致,从而使得其扩散热阻问题的影响变小。

  如果受限于空间的考量,底板厚度无法再增加时,业者或许也可透过增加热导管…等方式,强化底板横向的热传导系数,以缩短垂直与水平方向热传导的差异。这表示底板厚度薄时,增加其横向热传导系数的效益也就越高。虽然厚度增加会减少扩散热阻,但相对也会使一维热阻值增加。业者必须要透过实验与计算的方式,设法在此两者之间取得平衡,以找出底部最佳的厚度。但一般来说,当二极管与Slug、Slug与Board之间的面积差异越大时,最佳厚度也会有跟著增加的趋势。

 

至于在热对流方面,除了因所处环境的需求,必须利用风扇…等方式进行强制对流之外,一般业者为避免增加其产品散热元件体积及制造成本,通常都会采用自然对流的方式设计。当Board几何面积越大,或热对流系数越高时,其热对流的热阻值就越小。但不幸的是,通常Board几何面积越大时,热对流系数则相对越差。因此人们在规划LED灯泡布局时,一般会取其Board的几何面积与热对流系数相乘之后的最大值来进行设计。

  另外对于散热鳍片的设计,由于其热量会由底部传至尾端的方式进行散热,因此其热传导系数、热对流系数与厚度值,都会影响散热鳍片的最适尺寸。在一般的情况下,当散热鳍片厚度、热传导系数越高时,鳍片散热效率就越好;而相对而言,当热对流系数越高时,鳍片散热效率会越差。这也就是说,如果热对流效果很好时,散热鳍片所需要的尺寸便越小。因此一般采自然对流的散热鳍片通常会比较高大,而鳍片与鳍片之间所应保持的距离也会越宽。

  LED灯泡散热处理 需切合实际应用需求

  除了上述的热传导及热对流外,热幅射也是LED灯泡散热的一项重要机制。热幅射的效果好坏与材料的表面状况有关。以散热鳍片为例子,在大小及间隔固定的条件下,其铝材质表面是否有抛光,还是已经被氧化,对于其热幅射效果就有很大的差异。另一方面,也由于热幅射表面必须要有温差,并且能直接看到彼此,才能进行热传,因此对于某些款式的灯具,热幅射的散热效果,有时甚至比其它两种更好。

  不同的灯具设计及照明需求,所应采用的散热技术也会有所差异。象是发光效率、半导体材质、光源分布状况、热量传输的距离、外部所能接触到的气流环境…等变量,对于灯具散热元件的设计即有很大的影响。举例来说,若LED灯泡的发光效率能够提升至90%,让电流转换成的热量减少,或是所采用的半导体元件材料在较高温度下仍可正常运行,自然便能缩小散热元件所需占用的面积。“而有的灯具(如嵌灯)会处于相对密闭的空间,有些(如投射灯)则可直接曝露在大气或冷房环境之下。”因此具体的LED灯泡散热处理设计方式,应该要视其需求与所处状况而定。



其它新闻资讯
导热硅胶片的散热设计方案与导热硅脂的使用方法
2017-06-09
CPU导热硅脂 介绍下主机板上的会出现的一些故障及处理
2012-09-21
LED散热基板技术发展趋势分析与陶瓷散热基板介绍
2012-07-07
热设计的原则
2011-11-25
灵活选择LED灯泡散热处理 切合实际应用需求
2011-11-25
LED设计加速开发  LED光学/散热模拟必不可少
2011-11-25
详解各种LED散热技术 洞悉LED灯具散热策略(图)
2011-11-25
LED光衰产生的原因
2011-11-25