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目前LED照明燈(dēng)具的技術難(nán)題之一就(jiù)是散熱問題(tí),散(sàn)熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都(dōu)成了(le)LED照(zhào)明燈具進(jìn)一步發展的(de)短板,LED光源早衰的緣由。
隻有盡(jìn)快導出熱(rè)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(de)高(gāo)溫環境下(xià)工(gōng)作,才能避免LED光源(yuán)因長期高溫工作而發(fā)生早衰。
正因為LED光源自身沒有紅(hóng)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隻能通(tōng)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(jù)備熱傳導、熱對流(liú)、熱輻射的功能。
任何散熱器,除了要能快速地把熱量從發熱源傳導到散熱器(qì)的表麵,主要的還是要靠(kào)對流和輻射把熱量散發到空氣中去。導熱隻解決了傳熱的途徑,而熱對(duì)流是散熱器的主要功能,散熱性能主要由散熱麵積、形狀、自然對流強度的能力決定,熱輻射隻是輔(fǔ)助的作用。一般來說,如果熱量從熱源到散熱器(qì)表麵的距(jù)離小於5mm,那麽隻要材料導熱係數大(dà)於5時,其熱量(liàng)就可(kě)導出(chū),其餘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,由於工(gōng)作時熱量高,必須使用導熱係數較高的鋁(lǚ)合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠(jǐ)壓(yā)鋁散熱器、衝壓(yā)鋁散熱器。壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術,將液態鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機的入料口,經壓鑄機壓鑄,鑄造(zào)出事先設計模具限定的(de)形狀散熱器。
以下是5類散熱器的對比分析。
壓鑄鋁散(sàn)熱器
生產成本可控,散熱(rè)翼無法做薄,很難使散熱麵積擴大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12。
擠壓鋁散(sàn)熱器
是將液態鋁通過(guò)固定的模具擠壓(yā)成型,然(rán)後將棒材通過機加工切割成(chéng)需要的形狀的散熱器(qì),後期加工成本較高。擠壓鋁散熱器如圖3所(suǒ)示。散熱翼可以做得很多很薄,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(jiào)好(hǎo)。常(cháng)用(yòng)材料(liào)是AL6061和AL6063。
衝壓鋁散(sàn)熱器
是通過衝床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材衝(chōng)壓、拉升,使之成為杯筒(tǒng)型(xíng)的散熱(rè)器,衝壓成型(xíng)的散熱器內外周邊平滑,因無翼而散熱麵積有限。常用鋁合金材料是5052、6061、6063。衝壓件質量很小,材料利用率高,是一種低成本方(fāng)案(àn)。
鋁合金散熱器的導熱是比較理想的,比較適用於隔離(lí)的開關恒流電源。對於非(fēi)隔離開關恒流電源(yuán)來說,需要通過燈具的結構(gòu)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(zhèng)。
塑包(bāo)鋁散熱器
是一種導熱塑料外殼鋁芯的散熱器。導熱塑料與鋁散熱芯在注塑機上一次成型,鋁散熱芯做埋件,需要預先進行機械加工。LED燈珠的熱量通過鋁散熱芯快速傳導給導熱塑料,導熱塑料(liào)利用它的多翼形成空(kōng)氣對流散熱(rè),利用(yòng)它的(de)表麵(miàn)輻射部分熱量(liàng)。
塑包鋁散熱器一般利用導熱塑料本來的顏色白色和黑色,黑色塑料的塑包鋁散熱器的輻射散熱效果更好一點。導熱塑料一種熱塑性材料,材料的流動性、密度、韌性、強度都易於注塑成(chéng)型,具有很好(hǎo)的耐冷(lěng)熱衝擊循環特(tè)性,絕緣性能優良。導(dǎo)熱塑料輻射(shè)係數優(yōu)於普通的金屬(shǔ)材料。導熱塑料密度比壓(yā)鑄鋁和陶瓷(cí)小40%,同樣形狀(zhuàng)的散熱器,塑包鋁的重量可減少將近三分之一;與全鋁散熱器相比較加工成本低,加工周期短,加工溫度(dù)低;成品(pǐn)不易碎;客(kè)戶自(zì)備注塑機可進行燈具差異(yì)化外形設計生(shēng)產(chǎn)。塑包鋁散熱器絕緣性(xìng)能好,容易(yì)通(tōng)過安規。
高導熱塑料散熱器
高導熱塑料散熱器發展很(hěn)快,高導熱塑料散熱器一種全塑料的(de)散熱器,它的導熱係數比普通塑料高幾十倍,達2-9w/mk,具有優異的熱傳導、熱輻射能力;可應用(yòng)於各種功率燈具的新型絕緣散熱材料,可廣泛應用於1W~200W的各類LED燈具。
高導熱塑(sù)料耐壓等級可達交流6000V,適合(hé)采用非隔離開關恒流電源、HVLED的高壓線(xiàn)性恒流電源。使這類LED照明燈具易於通過CE、TUV、UL等嚴格安規檢(jiǎn)測。HVLED采用高電壓(VF=35-280VDC)、小(xiǎo)電流(IF=20-60mA)工作狀態,HVLED燈珠板的發熱因此而(ér)降低。高導熱塑料散熱器采用傳統的注塑、擠塑機均可。一次成型,成品光潔度高。大幅提升生效率,造型設計靈活度高,可充分發揮設計師(shī)的(de)設計理念。高導(dǎo)熱塑料(liào)散熱器采用PLA(玉米澱粉)聚合而成,全降解、無殘留、無化學汙染,生產過程(chéng)無任何(hé)重金屬汙染(rǎn),無汙水(shuǐ),無廢氣,符合全球環保要求。
高導熱塑料散熱體內部PLA分子間密布(bù)納米級金屬離子,在高溫下可快速運動,增(zēng)加熱輻射能量。其活力優於金屬材料散熱體。高導熱塑料散熱(rè)器耐高溫,150℃五小時(shí)不破裂,不變形(xíng),配合高壓線(xiàn)性(xìng)恒流IC驅動方案(àn)應用(yòng),無需電解電容和大體積電(diàn)感,大幅提升LED整燈壽命,非隔離電源方案,效率高、成本低。特別適合日(rì)光燈管、大功率工礦燈的應用。
高導熱塑料散熱器可以設計很多精密的散熱翼,散熱翼可以做得很多很薄,散熱麵積得到大的擴展,散熱翼工(gōng)作時自動形成空氣對流擴散熱量,散熱效果較好。LED燈珠的(de)熱量通過高導熱塑料直接(jiē)到散熱(rè)翼,通過空氣對流和表麵輻射快速散熱。
高導熱塑料散熱器(qì)密度要比鋁輕。鋁的密度是2700kg/m³,而塑料的密度為1420kg/m³,差不多為鋁的一半,所以同(tóng)樣形狀的散(sàn)熱器,塑料散熱(rè)器的重量隻有鋁的1/2。而且加(jiā)工簡單,其(qí)成型(xíng)周期可以縮短20-50%,這也就降(jiàng)低了成本(běn)的動力。