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大功率LED典型热沉结构散热功能剖析[附图]

来源:http://ig88new.com 责任编辑:ag88环亚国际 2018-09-23 15:17

  大功率LED典型热沉结构散热功能剖析[附图]

  大功率LED照明属固态照明,具有寿数长、安全环保、高效节能、呼应速度快等长处,但尚有一些技能急需处理,首要为:光提取功率低、发热量大、价格较高。现在LED的发光功率仅能到达10%~20%,80%~90%的能量转化成了热量[1],使得大功率LED的暖流密度超越150W/cm2,而惯例的铜/铝散热翅片一般仅能满意50W/cm2散热需求[2]。假如热量不能及时有用地发出出去,将会使LED芯片结温升高,然后导致输出光功率减小、芯片蜕化、波长红移、器材寿数缩短等不良后果。因而,怎么处理散热问题成为LED推广使用的要害。

  LED器材的散热分为一次封装散热和二次热沉散热两部分,一次封装散热首要是经过改进LED本身封装资料和结构进行散热,二次热沉散热首要是经过规划开发外部的热沉结构对LED进行热操控。因而,要真实完成大功率LED的有用散热,需一起处理好一次散热和二次散热问题。

  常见的二次热沉散热结构是将多颗大功率LED阵列在铝热沉上,如图1所示。跟着使用LED功率的增大,呈现了热管散热、液体冷却散热、热电制冷散热等新式二次热沉散热结构。鲁祥友等[3]提出了一种将大功率LED散热和回路热管传热相结合的用于大功率LED冷却的热管散热器,并对其传热功能和全体的均温性进行了试验研讨。袁柳林[4]规划了大功率LED阵列封装的微通道制冷结构,并用热剖析软件模拟了其热学功能及其参数的影响。唐政维等[5]规划了一种选用半导体致冷技能散热的集成大功率LED,不只散热作用杰出,且还可以使LED器材在高温、震动等恶劣环境中正常作业。PetroSki[6]开发了一种新式热沉来完成大功率LED的冷却,该热沉根据天然对流完成换热,选用圆柱结构,周围布满了纵向散布的翅片,该规划可完成散热作用各向同性。S.W.Chau等[7]提出了一种选用电流体动力学办法(EHD)冷却LED的设备,由气体放电得到离子风进行逼迫对流散热,其对流换热系数是天然对流的7倍,使热沉温度保持在20~30℃,并研讨了不同条件下的散热作用。LiuChunkai等人[8]将硅基热电制冷器(te)与倒装大功率LED集成,研讨了大功率LED的功能,证明硅基热电制冷器的热阻可下降至零,并能有用提高出光功率,瑞丰光电量产小尺度封装功率型照明!下降Pn结结温,是一种有用的自动冷却方法。

  

典型二次热沉散热结构

  

图1:典型二次热沉散热结构

  当时很多LED路灯演示工程中大部分选用全铝热沉作为二次热沉散热结构。跟着微热管技能的开展及LED器材功率的增大,微热管技能现已越来越多地使用到LED器材的二次热沉散热结构中。为了研讨不同热沉结构的实践散热作用,本文规划了具有三种不同热沉结构的大功率LED照明设备,并对其散热功能进行了试验比照。

  1、大功率LED照明设备典型热沉结构功能剖析

  1.1典型热沉散热结构规划

  图2所示为具有全铝热沉型散热结构的大功率LED照明设备(结构Ⅰ)。LED灯首要经过MCPCB板、铝基板、铝热沉肋基的热传导和铝热沉肋片的热传导及天然对流将热量发出到空气中。此结构首要使用高热导率金属铝合金作为热传导介质,使用铝肋片作为扩展外表增强外表传热才能。