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發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:93
目前LED照明燈具的最大技術難題就是散熱問題,散熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都成了LED照明燈具進一步發(fā)展的短板,LED光源早衰的緣由。在使用LVLED光源的燈具方案中,由于LED光源工作在低電壓(VF=3.2V)、大電流(IF=300-700mA)的工作狀態(tài),發(fā)熱很厲害,傳統(tǒng)燈具的空間狹小,小面積的散熱器很難很快導出熱量。盡管采用了多種散熱方案,結果都不盡人意,成為LED照明燈具一道無解的難題。尋找簡單易用、導熱性能好,而低成本的散熱材料始終都在努力中。
目前LED光源在上電后,大約30%電能轉化為光能,其余的轉化成熱能因此要將這么多的熱能盡快導出是LED燈具結構設計的關鍵技術,熱能需要通過熱傳導、熱對流、熱輻射才能散發(fā)。只有盡快導出熱量才能有效降低LED燈具內的腔體溫度,才能保護電源不在持久的高溫環(huán)境下工作,才能避免LED光源因長期高溫工作而發(fā)生早衰。
LED照明燈具的散熱途徑
正因為LED光源自身沒有紅外線、紫外線,因此LED光源自身沒有輻射散熱功能,LED照明燈具的散熱途徑只能通過與LED燈珠板密切組合的散熱器來導出熱量。散熱器必須具備熱傳導、熱對流、熱輻射的功能。
任何散熱器,除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導到散熱器的表面,最主要的還是要靠對流和輻射把熱量散發(fā)到空氣中去。導熱只解決了傳熱的途徑,而熱對流是散熱器的主要功能,散熱性能主要由散熱面積、形狀、自然對流強度的能力決定,熱輻射只是輔助的作用。一般來說,如果熱量從熱源到散熱器表面的距離小于5mm,那么只要材料導熱系數大于5時,其熱量就可導出,其余散熱就必須由熱對流來主導的了。
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,由于工作時熱量高,必須使用導熱系數較高的鋁合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、沖壓鋁散熱器。壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術,將液態(tài)鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機的入料口,經壓鑄機壓鑄,鑄造出事先設計模具限定的形狀散熱器。
壓鑄鋁散熱器
生產成本可控,散熱翼無法做薄,很難使散熱面積最大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為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,然后將棒材通過機加工切割成需要的形狀的散熱器,后期加工成本較高。擠壓鋁散熱器如圖3所示。散熱翼可以做得很多很薄,散熱面積得到最大的擴展,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。
沖壓鋁散熱器
是通過沖床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材沖壓、拉升,使之成為杯筒型的散熱器,沖壓成型的散熱器內外周邊平滑,因無翼而散熱面積有限。常用鋁合金材料是5052、6061、6063。沖壓件質量很小,材料利用率高,是一種低成本方案。
鋁合金散熱器的導熱是比較理想的,比較適用于隔離的開關恒流電源。對于非隔離開關恒流電源來說,需要通過燈具的結構設計做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離,才能通過CE或UL認證。
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