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      室內LED照明燈具的5種散熱器對比

      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照明燈具進一步發展的短板,LED光源早衰的緣由。

      在使用LV LED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,發熱很厲害,傳統燈具的空間狹小,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。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境下工作,才能避免LED光源因長期高溫工作而發生早衰。

      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熱源傳導到散熱器的表面,主要的還是要靠對流和輻射把熱量散發到空氣中去。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,很難使散熱面積大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12。

      擠壓鋁散熱器

      將液態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。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。

      塑包鋁散熱器

      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,導熱塑料利用它的多翼形成空氣對流散熱,利用它的表面輻射部分熱量。

      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、強度都易于注塑成型,具有很好的耐冷熱沖擊循環特性,絕緣性能優良。導熱塑料輻射系數優于普通的金屬材料。

      導熱塑料密度比壓鑄鋁和陶瓷小40%,同樣形狀的散熱器,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,加工溫度低;成品不易碎;客戶自備注塑機可進行燈具差異化外形設計生產。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

      高導熱塑料散熱器最近發展很快,高導熱塑料散熱器一種全塑料的散熱器,它的導熱系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;可應用于各種功率燈具的新型絕緣散熱材料,可廣泛應用于1W~200W的各類LED燈具。

      高導熱塑料耐壓等級可達交流6000V,適合采用非隔離開關恒流電源、HVLED的高壓線性恒流電源。使這類LED照明燈具易于通過CE、TUV、UL等嚴格安規檢測。HVLED采用高電壓(VF=35-280VDC)、小電流(IF=20-60mA)工作狀態,HVLED燈珠板的發熱因此而降低。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,可充分發揮設計師的設計理念。高導熱塑料散熱器采用PLA(玉米淀粉)聚合而成,全降解、無殘留、無化學污染,生產過程無任何重金屬污染,無污水,無廢氣,符合全球環保要求。

      高導熱塑料散熱體內部PLA分子間密布納米級金屬離子,在高溫下可快速運動,增加熱輻射能量。其活力優于金屬材料散熱體。高導熱塑料散熱器耐高溫,150℃五小時不破裂,不變形,配合高壓線性恒流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,效率高、成本低。特別適合日光燈管、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。LED燈珠的熱量通過高導熱塑料直接到散熱翼,通過空氣對流和表面輻射快速散熱。

      高導熱塑料散熱器密度要比鋁輕。鋁的密度是2700kg/m3,而塑料的密度為1420kg/m3,差不多為鋁的一半,所以同樣形狀的散熱器,塑料散熱器的重量只有鋁的1/2。而且加工簡單,其成型周期可以縮短20-50%,這也就降低了成本的動力。

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