沈柏浩（南方電網(wǎng)綜合能源有限公司，廣東廣州 510300）

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大功率LED燈具散熱的優(yōu)化設(shè)計(jì)

沈柏浩
（南方電網(wǎng)綜合能源有限公司，廣東廣州 510300）

【摘要】隨著改革開放的不斷深化，我國的經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，科學(xué)技術(shù)水平顯著提高，各行各業(yè)相繼得到發(fā)展。在相關(guān)專業(yè)人員的不斷探討下，發(fā)光二極管LED作為一種新型的照明綠色光源受到了人們的喜愛。相對于傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈來說，其具有省電環(huán)保且體積較小的特點(diǎn)。伴隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，LED燈具雖然取得了一定的成績，但其本身還存在不足，擁有較大的進(jìn)步空間。本文通過對LED的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，進(jìn)而探討其散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，期望能將大功率LED燈具的優(yōu)勢進(jìn)一步的發(fā)揮出來，使其應(yīng)用在更多領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】大功率 LED燈具 散熱

LED燈具以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢為照明領(lǐng)域帶來了翻天覆地的變化，受到了越來越多的關(guān)注，被應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。但大功率LED燈具在為人們的生活帶來便利的同時(shí)，其自身也存在著不足。LED燈具的使用壽命與其散熱功能息息相關(guān)，對散熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)LED燈具的散熱功能發(fā)揮的關(guān)鍵，科學(xué)先進(jìn)的散熱結(jié)構(gòu)能夠使LED的散熱功能最大化的發(fā)揮出來，進(jìn)而延長LED的使用壽命，使其更加的節(jié)能環(huán)保。因此，本文對大功率LED燈具的的散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)探討有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 溫度對大功率LED燈具的影響

大功率LED燈具雖然具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但其與傳統(tǒng)的燈具一樣，其功能發(fā)揮、壽命長短也會受到溫度的影響。在高溫影響下，其電極引線、芯片等方面都會失去作用。電極引線具有較強(qiáng)的震動承受能力，但在高溫條件下，芯片材料以及電極引線的熱膨脹系數(shù)存在差異，變形程度也不同，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)氧樹脂失效［1］。LED燈具使用壽面要想提高，就必須使用具有相近熱系數(shù)的材料。

2 對LED燈具的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 對流環(huán)境進(jìn)一步改善

較為常用的對流散熱的方式主要有兩種，一種是自然對流；另一種是強(qiáng)制對流。對于小功率的LED燈具來說，通過自然對流就可以滿足其散熱需求。但對于大功率LED燈具來說，自然對流是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要對對流環(huán)境進(jìn)行改善，進(jìn)而增強(qiáng)其散熱功能。改善對流環(huán)境的方式有很多，例如，將散熱片的形狀進(jìn)行改變，進(jìn)而對空氣層流狀態(tài)造成破壞、加裝風(fēng)扇等。

2.2 優(yōu)化散熱器結(jié)構(gòu)

2.2.1 選擇合適的散熱器材料

在散熱器材料的選擇方面首先要考慮的就是材料的熱導(dǎo)能力、材料的價(jià)格以及工藝性等。熱導(dǎo)系數(shù)對熱導(dǎo)能力有著重要的影響。熱導(dǎo)系數(shù)越大，則熱導(dǎo)的能力也就越強(qiáng)。在具有金屬性質(zhì)的材料中，熱導(dǎo)系數(shù)較高的應(yīng)屬鉆石以及銀，但其價(jià)格昂貴；純銅次之，但對其加工具有一定的困難；而純鋁的硬度不夠，不易切削加工。因此，散熱器的材料一般選取鋁合金［2］。鋁合金具有加工性能好，重量較輕、成本不高且對表面的處理較為容易等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2 對散熱器翅片的設(shè)計(jì)

散熱面積就是暴露在環(huán)境之中是所有表面積之和。散熱器的散熱面積越大，則熱容量也就越大。翅片高度與翅片之間的間距不同，產(chǎn)生的對流面面積也不同。散熱器的翅片數(shù)量越多，散熱變面積越大，其熱量也就散發(fā)的越快。翅片數(shù)量的增加能夠?qū)艟邷囟冗M(jìn)行有效降低，但是翅片個(gè)數(shù)并不是隨便增加，其受加工工藝的限制。如若翅片布局較密，則對流不能有效進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致散熱效果不理想。一般來說，翅片數(shù)量不宜超過40片［3］。

2.2.3 散熱器的翅片高度與厚度

散熱器翅片的厚度對燈具溫度的影響不大，其厚度增加并不能將翅片的散熱面積增加，相反會將散熱器的重量增加，進(jìn)而提高成本。據(jù)以往工藝經(jīng)驗(yàn)，翅片的厚度在大于1毫米的前提下，最大程度的將散熱器的厚度減小。而對于翅片的高度來說，適當(dāng)?shù)母叨瓤梢詫⑸崞鞯纳峁δ苓M(jìn)一步提高，但盲目增加翅片的高度也會使得LED燈具的重量增加，不利于LED的應(yīng)用。

2.3 散熱器的表面處理設(shè)計(jì)

對散熱器的表面處理的方法也對散熱器功能的發(fā)揮有著重要的影響。經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示，表面處理采取黑色的陽極氧化比白色的噴粉處理的散熱效果要好一些。這是由于黑色的陽極氧化表面的輻射率要優(yōu)于白色噴粉表面，輻射通過紅外波的形式將部分熱量帶走，進(jìn)而有利于燈具的散熱。

3 結(jié)語

對LED燈具的散熱效果進(jìn)行合理的優(yōu)化，能夠進(jìn)一步提升LED燈具的整體功能，并將其使用壽命延長。LED燈具具有安全性高、環(huán)保性強(qiáng)等優(yōu)勢，相信在未來會被投入更多的領(lǐng)域中。本文主要對大功率LED燈具的散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化。期望通過本文的探討，能夠?yàn)長ED散熱問題的解決提供有力參考，進(jìn)而提升其經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］莊四祥，張躍宗，梁鳴娟.大功率LED路燈的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2011，03（04）：66-69.

［2］張光輝.大功率LED照明燈具的配光與散熱的研究［J］.電子世界，2013，07（23）：22-23.

［3］張創(chuàng)明，王昌耀，劉文華.大功率LED戶外壁燈的熱分析與散熱設(shè)計(jì)［J］.中國照明電器，2013，02（04）：16-19.

作者簡介：沈柏浩（1985—），男，漢族，廣東佛山南海人，職務(wù)：產(chǎn)品工程師，學(xué)位：工程學(xué)士，研究方向：LED燈具。