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LED路灯的散热是需要重点解决的问题之一

2016-03-14 17:12
林契于宸
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  LED路灯散热技术,一般使用多为导热板方式,是一片5mm厚的铜板,实际上算是均温板,把热源均温掉;也有加装散热片来散热,但是重量太大。重量在路灯系统上十分重要,因为路灯高有9米,若太重危险性就增加,尤其遇到台风、地震都可能产生意外。国内有厂家采用全球首创的针状散热技术,针状散热器的散热效率要比传统片状散热器有很大幅度提高,能使LED结温比普通散热器低15℃以上,并且防水性能比普通铝型材散热器要好,同时在重量和体积上也有所改进。另外,针对大功率LED灯具开发的石墨散热片也具有良好的导热和散热性能。

  散热方式主要有:自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低,热管和回路热管散热方式成本高。而路灯具有户外夜间使用、散热面位于侧上面以及体型受限制较小等有利于空气自然对流散热的优点,所以LED路灯建议尽可能选择自然对流散热方式。

  LED路灯散热设计中存在的问题有:散热翅片面积随意设定,散热翅片布置方式不合理,灯具散热翅片的布置没有考虑到灯具的使用方式,影响到翅片效果的发挥,强调热传导环节、忽视对流散热环节,尽管众多的厂家考虑了各种各样的措施:热管、回路热管、加导热硅脂等等,却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走,.忽视传热的均衡性,如果翅片的温度分布严重不均匀,将会导致其中一部分的翅片没有发挥作用或作用很有限。

  散热式大功率LED路灯灯具。其目的是解决大功率LED灯具散热问题,提出一种空气对流散热式大功率LED路灯灯具,它包括有灯头组件、灯具散热体组件和灯尾组件,灯具散热体组件为弧弦柱形壳体,两端开口,其弧柱面两侧面为立面,立面也开有阵列通孔,在弧弦柱形壳体内腔设有4~10条轴向排列的并与弧柱面和弦柱面固接立筋导热板,立筋导热板和弧弦柱形壳体两侧的两个立面也都开有阵列通孔,立筋导热板和弧弦柱形壳体两侧的两个立面在灯具散热体组件内形成5~11条热空气流动的散热通道。本实用新型优点是散热体内腔有多条热空气流动的散热通道,立筋导热板也都充当散热面,热交换面增加,热排放效率高。

  LED路灯的散热是需要重点解决的问题之一,不仅直接关系到LED实际工作时的发光效率,而且由于LED路灯亮度要求高、发热量大,并且户外这种使用环境比较苛刻,如果散热不好会直接导致LED快速老化,稳定性降低。因为在户外使用的道路灯具,应具有一定等级的防尘防水功能(IP),良好的IP防护往往会妨碍LED的散热。解决这个相互矛盾但又都得解决的两个问题是道路灯具设计时应关注的一个重要方面。在这一方面也是国内把LED应用于道路灯具中时出现不合格及不合理的情况最多的。国内使用中出现的不合格及不合理的情况基本有:

  (1)对LED采用了散热器,但LED连线的接线端子及散热器的设计无法达到IP45及以上等级,无法满足GB7000.5/IEC6598-2-3标准的要求。

  (2)采用普通的道路灯具外壳,在灯具出光面内用矩阵式LED,这种设计虽说能满足IP试验,但是由于灯具内的不通风会造成在工作时,灯具内腔的温度会升高到50℃~80℃,在如此高的工况下,LED的发光效率是不可能高的,同时LED的使用寿命也将大打折扣计,实际上存在明显的不合理情况。

  (3)在灯具内采用了仪表风扇对LED及散热器进行散热,其进风口设计在灯具的下方,以避免雨水的进入,出风口设计在下射LED光源的四周。这样也能有效避免雨水的进入,另外散热器和LED(光源腔)不处于同一空腔内,这种设计如做的好,按灯具的IP试验要求,能顺利通过。这一方案,不仅解决了LED的散热问题,而且同时满足了IP等级的要求。但是这种看似良好的设计,实际上存在明显的不合理情况。因为在我国绝大多数道路灯具的使用场合,空中的飞尘量是较大的,有时会达到很大(例如起沙尘暴),这类灯具在一般条件下使用一段时间后(约三个月至半年),其内部散热器的缝隙内就会塞满灰尘,使散热器效果大打折扣,最后还会使LED因工作温度过高而使用寿命明显缩短。这一方案的不足是在于不能持久良好地使用。

  

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