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分解一款低成本高散热性的全新架构LED路灯

2011-01-20 15:36
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        一、LED散热行业内问题

  LED照明由于其节电、环保、长寿命,而被公认为下一带照明技术。但是,LED有70%之多的电能转化为热能,必须散热。虽然LED发光技术已有飞跃发展,有每瓦发光达200lm的报道,但LED散热却是LED照明中非常头痛的问题,成了LED照明灯普及发展道路上的拦路虎。

  阻碍LED照明应用普及的最大问题是LED灯价格高,价格高又是由于热的问题所致。又由于热的问题,使得当前LED路灯发展在死亡的边缘行走。

  人类对传热的研究已有上百年的历史,传热学及技术已是非常之成熟,就像似成熟的果子,掉到地上被树叶遮盖,不被现在的人们看见,以致当电子行业,主要是计算机中的CPU发热量突然大增时,人们没有去拔开地面上的树叶,捡起那些熟透的果子,将人类成熟的传热知识移植到电子行业内。而是另起炉灶,创造出不少新名词:“主动散热”、“被动散热”、“热沉”等听起来不知是什么意思,英文“Sink”在传热学及技术中也是非常罕见的名词。

  从传热学和技术来谈,LED散热并非复杂,只涉及到传热学中非常小的部分—导热传热和对流传热(主要是空气自然对流传热),其中导热传热就可利用现成的传热计算机软件,得到非常准确的解,比如分析LED封装芯片内的温度分布(传热过程);分析从LED芯片到散热肋片的内部温度分布。但是应特别注意,对于对流传热,凡涉及到空气流动,必须通过大量的实验研究,而用计算机软件计算,只有学术上的意义,没有实际工程意义,因为误差太大。

  导致LED散热简单问题被复杂化的原因有:知识断层,拥有成熟的传热知识的人员参于到LED散热研究的甚少,缺乏专业的LED散热研究机构,给行业内明确正确的指导思想。

  目前行业内从业的专业散热技术人员,许多是从计算机散热方面转过来的,自然地将那方面常用的技术以及商业行为带过来,比如,热管技术,被大量应用到大功率LED照明灯(比如路灯)中,给那些原来为计算机芯片散热器服务的热管厂商创造了新的商机,甚至还有提出采用回流式热管。

  如果说LED灯散热采用一般热管像似杀鸡用了杀猪刀,那么采用回流式热管就像似杀鸡举起了宰牛刀。台湾有一家公司发明有《液态沉浸散热技术》,这种缺乏基本对流传热知识的发明,竟还获得国际发明展金奖。这些受汽车水箱启发的发明创造者,并不清楚汽车发动机为什么采用水(液)冷技术的原因,水在散热过程所起的作用。

        二、当前LED路灯问题

  图1所示LED路灯是当前最典型、最普遍采用的结构:散热片裸露,大张的设有LED光源芯片的铝基板,贴装在散热片基板上(下方),再加前透明护罩。这种结构设计有如下问题:

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