大功率LED路灯新型散热器的开发

By | 2020年7月24日

  0 媒介


  LED(LightEmittingDiode,发光二极管)是种将电能转变成光能的固体光源,有可能成为代替白炽灯、荧光灯的新型固体光源,将发明照明工业的第四次反动。与现有照明灯具相比,发光效率特地是光提取效率低以及散热才能差是照明用年夜功率LED(功率年夜于1W)面对的次要技巧瓶颈,今朝LED的发光效率仅能达到10%~20%,另有80%~90%的能量转换成为了热量,为了保障器件的寿命,普通要求结点温度正在110℃如下。今朝制造的餍足照明用年夜功率LED的芯片尺寸年夜多正在l妹妹×l妹妹以上,热流密度超越了100W/cm2,若不迭时将热量转移,热量的凑集会招致LED结点温度的降低,而结点温度间接影响到器件的出光效率、峰值波长、器件寿命等。因而处理LED的散热成为了年夜功率LED倒退照明用的重要成绩。


  1 LED路灯散热器存正在的成绩


  今朝使用正在LED路线照明灯具中的次要散热形式有两种:第一种是被动式散热,即经过装置散热片来散热。第二种是自动式散热,即经过外加电扇或许水冷等形式来散热。


  1.1 被动散热


  被动式散热就是依托灯具本身的表面面与空气的天然对流将LED孕育发生的热量散出。这类散热形式设计简略,而且很容易以及灯具的机器构造设计连系起来,这就比拟容易达到灯具的防护等级要求,而且老本较低,因而是今朝采纳最宽泛的一种散热形式。热量先是通过焊接层传给固定LED的铝基板,而后经过铝基板导热胶传给灯具外壳,再经过灯具外壳传导给各个散热片,最初靠散热片与空气间的对流将热量散出。这类形式构造简略,但散热效率比拟低。


  1.2 自动散热


  自动式散热次要是经过水冷、电扇等手法添加散热器外表的空气活动速率,以便疾速带走散热片上的热量,从而进步散热效率。这类办法散热效率比拟高,然而需求额定的功耗,会升高零碎效率,而且设计难度很年夜。


  2 热传导热管技巧的根本特性


  2.1 工作原理


  热传导以多种元素的夹杂物为导热介质,并将它诸如金属状的腔体内,经真空解决且密封成型后,构成具备导热特点的元件———热传导热管。它具备超长的热活性以及热敏理性,预热而吸,预冷而放。正在受热前提下,热传导热管的外部的导热介质吸热后,行使份子的震荡、磨擦,将热能疾速激起,并呈波状疾速通报,将热量从热管的一端迅速传导至另外一端。正在整个传热进程中,热管的外表出现出热阻趋于零的特点(即热导性)。因为热传导次要经过腔体外部的介质来完成导热的,以是导热才能远高于一般金属资料,导热系数为3.2MW/(m·k),等效导热总数最高可达到外表积形同的金属硬资料的7000余倍。


  2.2 热管的平安性、寿命以及实用范畴


  热传导介质由元素形成。介质自身无毒、无净化、无侵蚀性,正在导热进程中无相变。经试验证明,结算值与多种金属均有精良的描述性,没有发作发硬或合成天生没有凝气体而使热管生效。因为热传导介质齐全由介质配成,介质本身才能能无效克制氢、氧份子的孕育发生,内压较低,应用平安牢靠。热传导热管无论正在激起运作进程仍是正在运动状态,均没有会孕育发生对人体无害的喷射性物资,因而正在实用时无喷射性净化。热管本身压降小,速度可继续11×104h,达到短命命稳固运转的成果。


  2.3 热传导热管的劣势


  (1)热阻小,传热快


  超导热管具备热阻小、均温性好、启动迅速、导热速率块的特性,轴向热流密度正在8.26×106W/cm2以上。自热管的一端加热,数秒钟就能够将热量通报到另外一端;因沿热管轴向温差趋于零,可以使热管的比哦面温度趋于分歧。传热系数高。


  (2)构造松散,活动阻力小


  用加翅片的热传导热控制成的散热器,换热面积年夜,传热系数高,设施体积小,品质轻。因为,空气活动标的目的与翅片分歧,升高了活动阻力。


  (3)精良的保护性


  因为热管之间彼此自力工作,并与LED灯板用螺栓衔接,实用辨别装配以及独自改换;设施失常运转时期没有需检修,培修费低。


  3 热管散热器设计


  本文针对某厂消费的LED路灯进行散热器的设计。此中热管以及翅片的无关设计参数见表一、表2所示,其物理模子见图1。



  4 新型散热器先后散热成果比照


  应用新型散热器先后LED结点温度以及翅片外表温度温度随工夫的变动比照曲线见图二、图3。



  5 论断


  设计出了一种实用于年夜功率LED路灯的运用热管技巧的新型散热器,并正在25℃的环境温度下进行测试,后果标明,此种安装能将发光二极管的热量疾速的分布到外界空气中,并将结点温度始终管制正在40℃如下。


 


编纂:Cedar