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三方面阐述大功率LED散热器的提升空间

导读: 众所周知,传热有三大途径——传导、对流、辐射。我们就以上方这一款颇有特色产品结构的散热器人手,来简单聊聊目前大功率LED散热器在设计与应用上,可能存在的提升空间。

  今年时景不佳,身边不少老板纷纷抱怨生意不好,都在寻求简单易行的产品突破口。一向都是作为小菜的工业照明随着几家企业的大手笔投入,在今年年初浮上了水面,为大家所关注。

  既然是要求简单易行,结构过于复杂的套件便难以入各位老板法眼。形色各异的散热器中“年纪尚小”的UFO款的散热器套件似乎脱颖而出,一场展会下来起码可以见到几十家销售UFO型Highbay的企业。

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  众所周知,传热有三大途径——传导、对流、辐射。我们就以上方这一款颇有特色产品结构的散热器人手,来简单聊聊目前大功率LED散热器在设计与应用上,可能存在的提升空间。

  一、先来看传导。

  由于这类灯具一般本身并不与周边建筑直接接触,固所以传导并不能直接的将光源与电源所产生的热量“散”到周边环境中,但依然无比重要,因为这是将热量从光源和光源带走的最直接途径。早期的大功率散热器设计往往忽略了这一点,一味地提升散热器的鳍片面积,却忽略了热量根本没有传到鳍片之上。所以这一类散热器的鳍片温度非常低,仿佛散热效果出众,但稍微细心一些的客户就可以发现光源焊点温度很高,并没有起到散热器应有的作用。

  我们可以从热传导的基本公式进一步的来看看如何保证散热器的热传导效率。

  φ=-λA*(dt/dx)

  其中:

  λ为导热系数;

  A为接触面积;

  dT/dx为温度梯度,可以简略的理解为温差;

  让我们看回UFO型的Highbay散热器。其材料为压铸铝,牌号多为ADC12。其导热系数为 96W/mK,并不是特别突出。但由于压铸工艺限制鳍片截面积较大,所以不会产生较大问题。加上是一体成型的结构,在整个热传导的过程中仅有铝基板与散热器的接触热阻(光源内部的热阻以及光源与铝基板间热阻各有不同,此处暂不探讨),且接触面积相当大,可以说是不怎么需要担心导热问题。

  但是其中有几个问题如果处理不当也可造成较大的问题。

  其一是接触面的平整度。UFO型散热器尺寸较大,而压铸工艺产品内应力和热形变较大,如果不能做好退火与后加工的工作,一点点的形变都会造成铝基板与散热器间的接触面积大幅度减少,这会对导热产生重大的影响。

  其二是导热介质的选择与使用。导热介质是我们常用的“导热膏”的正式名称,往往在灯具的BOM成本中占比很小,许多企业只是依葫芦画瓢涂上些许。事实上导热介质的选择与使用对于灯具散热来说有着很大的影响。接触面即使加工过,在放大镜下依然不够平整。导热介质可以很好地填充接触面间的间隙。由于空气的导热系数实在是低到令人发指,仅为0.024W/mK,所以未能直接接触或者没有填充导热介质的位置几乎为热绝缘。

  虽然说很多企业都在接触面之间填充了导热介质,但由于多数导热介质本身的流动性较差,简单地涂一点导热膏靠人力或者机械连接压开的效果并不佳。而常见的导热介质的导热系数仅为1W/mK,远远低于铝材本身导热系数,所以导热介质在保证填充缝隙的情况下也是越薄越好。比较理想的情况是选用1.8W/mK以上的导热介质并且使用钢网来保证均匀和厚薄,才能充分发挥出散热器本身的功效。

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