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三(sān)思欄目

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LED照明燈具散熱器分析

文章出處(chù):www.miaomiaole.com.cn作者(zhě):上海三(sān)思發表時間:2018-06-13

目前LED照明燈具的技術難題之一就是(shì)散(sàn)熱問題,散(sàn)熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都(dōu)成了LED照明燈具進一步發展(zhǎn)的短板,LED光源早衰的緣由。

 

隻有盡快導出(chū)熱量才能(néng)有效降低LED燈(dēng)具內的腔體溫度,才能保護電源不在持久的高溫環(huán)境下工作,才(cái)能避免LED光源因長期高溫工作而發生(shēng)早衰。

 

正因為LED光源自身沒有(yǒu)紅外線、紫外線,因此LED光源自(zì)身沒有輻射散熱功能,LED照明燈具的散熱途徑隻能通過與LED燈珠板密切組合的散(sàn)熱器來導出熱量(liàng)。散熱器必須具備熱傳(chuán)導、熱對流、熱輻射的功能。

 

任何散熱器(qì),除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導到散熱器的表麵,主要的還是要靠對(duì)流和(hé)輻射把熱量散發到空氣中去。導熱隻解(jiě)決(jué)了傳熱的途徑,而熱對流是散熱(rè)器的主要功能(néng),散熱性能主要由散熱麵積、形狀(zhuàng)、自然對流強度的能力決定,熱輻射隻是輔助的作用。一(yī)般來說,如果熱量從熱源到(dào)散熱器表麵的距離小於5mm,那麽隻(zhī)要材(cái)料導熱係數大於5時,其熱量就(jiù)可導出,其餘散熱(rè)就(jiù)必須由熱對流來主(zhǔ)導的了。

 

大多數的LED照明光源仍然使用低電壓(VF=3.2V)、大電流(IF=200-700mA)的LED燈珠,由(yóu)於工作(zuò)時熱量高,必(bì)須使用導熱係數較高的鋁合金(jīn)。通常有壓鑄(zhù)鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、衝壓鋁散(sàn)熱器。壓鑄鋁散熱(rè)器(qì)是一種壓力鑄(zhù)造零件的技術,將液態鋅銅鋁合金澆注入(rù)壓(yā)鑄機(jī)的(de)入料口,經壓鑄機壓鑄,鑄造出事先設計(jì)模具限定的形狀散熱器。

 

LED照明燈具散熱器

 

以下是5類散熱器的對比分析。

 

壓鑄鋁散熱器

 

生產成本可控,散熱翼無法做薄,很難使散熱麵(miàn)積擴大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料(liào)為ADC10和ADC12。

 

擠壓鋁散熱器

 

是將液態(tài)鋁通過固定的模具擠壓成型,然後將棒材通過機加工切割成需要(yào)的形狀的散(sàn)熱器,後期加工成本較高(gāo)。擠壓鋁散熱器如圖3所示。散熱翼可以做(zuò)得很多很薄,散熱麵積得到很大的擴展,散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量,散熱效果較好。常用材料是AL6061和AL6063。

 

衝壓(yā)鋁散熱器

 

是(shì)通過衝床和模具(jù)對鋼鐵、鋁(lǚ)合金的板(bǎn)材衝壓、拉升,使之成為杯筒型的散熱器,衝壓成型的散(sàn)熱器內外(wài)周邊平滑,因無翼而(ér)散熱麵積(jī)有限。常用鋁合金材料(liào)是5052、6061、6063。衝壓件質(zhì)量(liàng)很小,材料利用率高,是一種低成本方(fāng)案。

 

鋁(lǚ)合金散熱器的導熱是比較理想的,比較適用於隔離的(de)開關恒流電源。對於非隔離開關恒流電源(yuán)來說,需要通過燈具(jù)的(de)結構設計(jì)做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離,才能通過CE或UL認證。

 

塑(sù)包鋁散熱器

 

是一種導熱塑料外殼鋁芯的散熱器。導熱塑料與鋁(lǚ)散熱芯在注塑機上(shàng)一次成型(xíng),鋁散(sàn)熱芯做(zuò)埋件,需(xū)要預先進行(háng)機械加工。LED燈珠的熱量通過鋁(lǚ)散熱芯快速傳導給導熱(rè)塑料,導熱塑(sù)料利用它的多翼形成空(kōng)氣對流散熱,利用它的(de)表麵輻射部分熱量。

 

塑包鋁散熱器一般利用導熱(rè)塑料本來的顏色(sè)白(bái)色(sè)和黑色,黑色塑料的(de)塑(sù)包鋁散熱器的輻射散熱效果(guǒ)更好一點。導熱塑料一(yī)種熱塑性材料,材料的流動(dòng)性、密度、韌性、強度都(dōu)易於注塑成型,具有很好的耐冷(lěng)熱衝擊循環特性,絕緣性能(néng)優良。導熱塑料(liào)輻射係數優於普通的金屬材料。導熱塑(sù)料(liào)密度(dù)比壓鑄鋁和陶瓷(cí)小40%,同樣形(xíng)狀的(de)散熱器,塑包鋁的重(chóng)量可減少將近三(sān)分之一;與全鋁散熱器相比較加工成本(běn)低(dī),加工周期短(duǎn),加工溫度低;成品不易碎;客戶自備注(zhù)塑機可進行(háng)燈具差(chà)異化外形設計生產。塑包鋁散熱器絕緣性能好,容易通過安規。

 

高導熱塑料散熱器

 

高導熱塑(sù)料散熱器發展很快,高導熱塑料散(sàn)熱器一種全塑料的散熱器,它的導熱係數比普通塑料(liào)高幾十倍,達2-9w/mk,具有優異的熱傳導、熱輻射能力;可應用於各種(zhǒng)功率燈具的新型絕緣散(sàn)熱材(cái)料,可廣泛應用於1W~200W的各類LED燈具(jù)。

 

高導熱塑料耐壓等級可達交流6000V,適合采用非隔離開關恒(héng)流電源、HVLED的高壓線性恒流電源。使這類LED照明燈具易於通過CE、TUV、UL等(děng)嚴(yán)格安(ān)規(guī)檢測。HVLED采用高電壓(VF=35-280VDC)、小電流(IF=20-60mA)工作狀(zhuàng)態,HVLED燈珠板的發熱因此而降低(dī)。高導熱塑料散熱器采用傳統的注塑、擠塑機(jī)均可(kě)。一次成型,成品光潔度高。大幅提升生效率(lǜ),造型設(shè)計靈活度高,可充(chōng)分發(fā)揮設計師的設計理念。高導熱塑料散熱器采用PLA(玉米澱粉)聚合(hé)而成,全降解(jiě)、無殘留、無化學汙染,生產過程無任何重金屬汙染,無汙水,無廢氣,符合全球環保要求。

 

高導熱(rè)塑料散熱體內部PLA分子間密布納(nà)米級金屬離子(zǐ),在高溫下(xià)可(kě)快速運動,增加熱輻射能量。其活(huó)力優於金屬材料散熱(rè)體。高導熱(rè)塑料散熱器(qì)耐高溫(wēn),150℃五小(xiǎo)時不破裂,不(bú)變形,配合高壓線(xiàn)性(xìng)恒流(liú)IC驅動方案應用,無需電解電容和大體積電感,大幅提升LED整燈壽命,非隔離電源方案,效率(lǜ)高、成本低。特別適合日(rì)光燈管、大功率工礦燈的應用。

 

高導(dǎo)熱塑料(liào)散熱器可以設計(jì)很多精密的散熱翼,散熱翼可以做(zuò)得很多很薄,散(sàn)熱麵積得到大的擴展(zhǎn),散(sàn)熱翼(yì)工作時(shí)自動(dòng)形成空氣對流擴散(sàn)熱量,散熱(rè)效果(guǒ)較好。LED燈珠的熱量通過高(gāo)導(dǎo)熱塑料直(zhí)接到散熱翼,通過空氣對流和(hé)表麵輻射快速散(sàn)熱。

 

高導熱塑料散熱器密度要比鋁輕。鋁的密度是2700kg/m³,而塑(sù)料的密度為1420kg/m³,差不多為鋁的一半,所以同(tóng)樣形狀的散熱器,塑料散熱器(qì)的(de)重量隻有鋁的(de)1/2。而且加工簡單,其(qí)成型周期(qī)可以縮短(duǎn)20-50%,這也就降低了成本的動(dòng)力。

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