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      LED燈具散熱結構設計知多少

      文章出處:責任編輯:查看手機網址
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      人氣:-發表時間:2017-12-11 14:13【

      LED燈具已經成為第四代光源,在日常生活中已廣泛應用。目前LED燈具在結構設計上,還沒有完全脫離第三代傳統光源設計思維局限,尤其是散熱結構還需要優化改進,本次就燈具散熱問題與朋友們交流分享,愿各位在設計燈具時有所幫助,具體內容如下:
      熱力學知識概要
      熱力學三定律是熱學的核心,其中與燈具設計關聯性緊密的知識是三種傳熱方式:傳導、對流和輻射,就目前燈具散熱結構而言,主要的應用是傳導和對流。
      熱路
      熱路就是熱能所走的路線,就燈具而言,熱路大致是由燈珠、燈板和散熱器構成,LED燈珠是熱源,燈珠的熱量傳導進入鋁基板,鋁基板傳導熱量進入散熱器,散熱器再把熱能以傳導、對流和輻射三種方式輸送到散熱器表面及附近空氣里,最后通過空氣熱浮力對流,將熱量輸送到遠離燈具的空氣里,即完成燈具散熱全過程。
      熱阻
      熱阻就是熱量在傳輸的過程中遇見的阻力,熱阻除了和材質有關,還有熱路設計的合理性有關。就理論而言,原子和分子晶體熱阻最?。ǔ^對超導),其導熱靠晶振,如金剛石、剛玉、優質玉石等,其次是金屬,其導熱載體為電子,如金、銀、銅、鋁等,非金屬絕緣材料相對熱阻很大,如塑料、木質、玻璃等,在熱路設計中盡量避免使用熱絕緣材料。
      散熱設計注意事項
      熱路中斷或阻礙
      在燈具設計和制造中,常見的熱路中斷或受阻容易出現在以下幾個部位:a燈珠與鋁基板之間懸空,b鋁基板與散熱器之間有空氣夾層,c散熱器結構不合理等。
      空氣是熱的不良導體,當燈珠與鋁基板懸空后,燈珠的熱量聚集升溫很快,LED芯片結溫過高,熒光粉受損,可能伴隨有光衰、死燈,電路斷路等現象。
      鋁基板和散熱器之間接觸面積較大,在組裝的過程中,固定螺絲松或者燈板變形,燈板無法與散熱器無縫對接,間隙中夾雜大量空氣分子,這些空氣分子猶如一床棉被,阻礙了燈板與散熱器之間的熱量傳導,導致燈板和燈珠體溫高,散熱器體溫較低,影響燈具使用壽命。
      有些設計制造者,缺乏熱力學專業知識,一味追求燈具外觀和藝術等因素,中斷了熱路。還有一些設計者考慮到鋁材或鐵片表面外觀本色缺陷,或者為了防止戶外氣候環境對燈具的腐蝕性,在散熱器表面噴涂油漆和塑粉,因為這些材料都是熱的不良導體,因此阻礙的散熱片的熱量傳送到空氣中,縮短了燈具使用壽命。
      散熱有效性
      散熱片不是越大越好,也不只是表面與空氣之間的接觸面積越大越好,而是各種因素決定它的散熱性能。材質導熱性能好、熱路暢通、傳導對流輻射結構合理等因素都決定散熱優劣。
      在熱路設計合理的情況下,就材質而言,銅散熱比型材鋁好,型材鋁比壓鑄鋁好,壓鑄鋁比塑料好。
      就設計結構而言,同等材料,散熱有效面積越大越好,特別強調的是,有效散熱面積,有些散熱面設計的齒片密度過高,表面上與空氣接觸的散熱面積很大,但實際上有些面積是無效的,因為加熱后的熱空氣不能排除,依然攜帶熱量聚集在燈具體內。散熱片過密,阻礙了空氣熱交換對流,散熱片與散熱片之間相互黑體輻射,相互吸收熱量,讓空氣對流的效率降低。
      綜上所述,優質的散熱片需要充分運用好熱力學專業知識,結合燈具本身功能特性,以及藝術、審美等眾多因素,綜合權衡而設計。
      熱對流受阻
      有些工程師散熱器設計合理,但是沒有考慮到空氣對流熱交換因素,把一個好的散熱片安裝在一個相對密封的燈罩里,散熱器產生的熱量傳送到其表面的空氣中,加熱后的空氣做對流運動受阻,散熱片內的空氣運動自由度很小,導致燈具的體溫較高。
      熱對流受阻是目前燈具行業存在的最廣泛的問題,設計者要重點考慮,冷空氣的進氣口和熱空氣的排氣口是否流暢?冷空氣能夠進入燈體的深度?準確的知道對流空氣和無法對流空氣所占的比例,盡量縮小無法對流空氣的比例。
      總而言之,產品是物化的思維,運用好相關專業知識,洞察社會,會得到一款功能和藝術完美的產品

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