大功率LED灯具散热技术

目前大功率LED灯具在市场上，还是十分紧俏的。技术难题集中在散热：关系到寿命长短，光衰，所以有必要研究探讨一下。

首先针对LED产品的外在直接参数，展开讨论：

温差大，散热器表面温度高—好? 这么说法对不对? 对此不能一概而论，需要对具体情况做具体分析，才能确定这种说法对不不对?

散热有两种目的：

(1)将热源的热量传递给环境，对环境加热时环境温度升高。比如供暖系统。

(2)将热源的热量传递出去，使热源的温度尽可能降低。大功率LED灯具的散热—本文章针对这个产品技术点，展开描述性地讨论。

对于供能系统，需要将周围环境加热到足够高德温度。LED大功率灯具产品的散热，与暖通散热的目的，正好有点反过来。可能读者不太会马上理解，等理解本文后，可能会理解前面这句话的原理。

LED大功率灯具散热的目的，不是保持散热器的温度为目标，也不是以加热环境温度为目的，而是以降低热源的温度为目的。因为有了散热，热源的温度才可能降低，散热器的温度，自然也不会高。良好的散热设计，热平衡后，热源与散热器的温差要小，散热器与周围的空气的温差也要小。

绝不能片面的看散热的有关公式中，散热量与温度或温度差成正比，以此为依据而提高散热器的温度。在热源功率一定时，要提高散热器的温度，就要减少散热器的尺寸或辐射能力。但是，散热器的温度提高，虽然使得散热器件与空气的温差大了，但是热源与散热器的温差却减小了，顾此失彼，实际上忽略了单位面积热量和散热的速度。这样的结果：散热器的温度升高了，热源的温度也相应地升高了。这不符合散热设计的初衷。

散热三个目标：

1， 热源，单位面积的传递热量。

2， 加快散热速度，单位时间热量传递。

3， 在符合前面两个条件，过高散热器与热源的温差，也是不可取，以成本为代价的，所以建议稿功率在适当的温度40-50度范围内，为可取的。

结合实际产品，来探讨散热的三个目标。

散热器与空气温差，不能笼统的讲，这要看情况来具体分析。如果散热器的翅片很薄，很高，热量难以传递到翅片顶端，顶端的温度就低。这样做就要设计光源散热中心与散热器，距离不能太远，尽可能接近。(图一，图二为例，只做参考，希望制作时参考热学原理，并结合实际制作经验，做样时留点余量，不断改进，这样能缩短产品走向市场时间)。

图一

优点：散热均匀速度快：符合第2条原理。

缺点：成本很高，，对于大功率90W以上，热量效果不佳。加工工艺过高，适合小中型功率泛光灯，投光灯。

图二

优点：大面积的散热，散热的热量多：符合第1条原理。

缺点：成本很高。对于大功率60W以上，热量效果不佳。灯壳的设计适合低于100W LED路灯要求。

第三种情况：

虽然看来散热器的远端与热源的温差实际很大，但热量并没有很好地传递到散热器的远端。这种大温差，小面积，长距离的热路径，实际热阻很大，单位时间内传导到远端的热量很少。

虽然加大散热面积(鳍片)，空气导热系数很小，通过铜导管，是长距离传统过程，铜带接触面积小，热量主要通过路灯的灯壳辐射出去(不建议路灯系统做空气对流，但适合用在户内代替高功率卤素灯上，在这里简单带过)。

缺点：

1， 面盖部分加了，空气对流，但是密封系统变差，也是不优秀的设计，实际上更多的热量集中在鳍片上，而没有散到空气中去，或辐射出去。

2， 裸露铜管，铝管时间寿命变短。

3， 价格很昂贵。

4， 有些在管里加入散热液体材料，更增加了成本，减少了重复使用的几率，提高了成本。

图三

改进：

散热鳍片背部成平面，并夹上铝条板，或铜条板，与灯盖碰面紧贴。(见图四)

这样做，成本又要高出一个部分，但是弥补了需要空气对流，灯具配件被露外面，所带来的弊病。

此建议适合高端产品市场(本文论点是针对大功率LED灯具平民化的产品、长寿命的灯具设计探讨，如果是高端市场的产品需求，还有其他设计方法，建议读者自己探索摸索，原理还是根据前面讲的三大目标)。

图四

散热器的温度，公式上会给读者带来减少疑虑，应该注意是指散热器上什么位置的温度。由于散热器的结构各有不同，且散热器上的温度是不均匀的，很难说哪个地方的温度能够代表是散热器的温度。它实际上以热源高温度为代价的。希望读者不要模糊此概念，但是用不到大功率LED灯具散热的上面。

传统泛光灯灯具为什么改造LED灯具有困难：

1， 传统泛光、投光灯具空间结构是适合钠灯，金卤灯特点，耐高温，超出一两百度，都是允许，但是LED不能这么做。

2， 传统灯具背部结构一般是弧形，散热中心通过散热部件，通过空气对流，再传导给灯壳。为减少热量周转距离，改造时，要开模做，搭铝、铜桥架(上面谈到得几点)，这样才能使热量最终散热出去，但是加工费用比较高，维修起来麻烦，同时规模化生产不允许。

3， 一般灯壳表面有油漆，烤塑，散热性能，传导系数大大折扣。

为了更好理解散热思想，有必要强调一下：

LED电子产品的散热设计，不是以温差作为先决条件的，而是以热源的温度为先决条件的。建议开发灯具时候，需要心里有底：

1， 要求将LED热源的温度控制在多少度以下，不断修改散热传递的系数(材料部分: 铝，铜材料，或石墨)，不断地改变散热器的面积。

2， 缩短散热的传导路径。

3， 集合市场需要的产品：数量，功率型种类，然后采用什么工艺(精密加工，折边，浇铸，或组合工艺等等)。

本公司经验之谈：

1， 先把LED大功率灯具的种类划分，哪些灯壳在品质上能达到多少W大功率LED灯具制作要求。

2， 新款灯具、或超大功率型灯具，在制作样板时，结合热学模型，并结合实际制作情况，做灯具的散热部分，要留些余量(空间上留些余地)，然后不断测试热源的温度，最终达到高品质的要求。

3， 电源部分要让散热和美观结合。

分析问题，不能被灯具外在的温度所迷惑，要考虑到各种因素(前面讲的三大目标)，参考前面讲的散热三大目标，采购商这时可以擦亮眼睛，判断灯具质量好坏(摸一下，测量一下温度等常规手段)，以供参考。

散热系统，是一个系统设计、工程、经验的结合体，目前哪家吧品质做倒位，哪家价格接近传统灯具价格，哪家就有市场。

上海廉实表面处理技术研发有限公司

(浙江新阳光集团股份)

林信君(林才献ID:332626197812083216)