led照明散热器的设计分析

 散热器是 LED 照明器很关键的一个部件，它的形状、体积、散热表面积都要设计得恰到好处。比如1个10W白光 LED 如光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率 LED 的器芯温度会急速上升，当其结温（ T ）上升超过最大允许温度时（一般是150℃)，大功率 LED 不仅出光变小，而且会因过热而损坏。因此在大功率 LED 照明器设计中，最主要的设计工作就是散热设计。散热器太小， LED 灯工作温度太高，影响发光效率和寿命，散热器太大，则消耗材料多增加产品成本和重量，使产品竞争力下降。设计合适的 LED 灯散热器至关重要。设计前应具体进行分析。

1．散热方式的分析方法

(1）理论分析。没有散热器的吸热，何来散热。而导热就是要把热量最快地从热源传送到散热器，而散热则是要把热量从散热器表面散发到空气中去。首先要把热最快的导出来，然后要最有效地散到空气里去。因为不管采用什么方法散热，最后还是只能把热量散发到空气。所以散热器首先是充分吸收芯片发出的热量。根据理论，散热器一是要充分吸收芯片热

量，与芯片接触部分一定要有适当大的质量，才能吸热，而为了及时导热，应增大与接触面积，材质最好为导热率高的铜，与其他接触的散热部分距离要小；二是要充分段传导部分同上，而为了利用对流散热，在自然散热的条件下要使对流自下而上进行，岁流动方向与浮力方向一致，阻力最小。因而散热片应设计成上下贯通的结构，避免曲流动，空气由下向上直接穿过散热片时，低温空气直接进入散热器鳍片。并且要个冷热空气的循环圈，如有可能要有对流罩，形成烟囱效应，才能达到更好效果，曾经试验把一个 LED 球泡灯朝上放置与朝下放置，最后温度竟相差6℃，可见对责用不可忽略。

(2）软件分析。利用现成的计算机软件，分析 LED 封装芯片内的温度分布以及传程，分析从 LED 芯片到散热器鳍片的温度分布。但必须通过大量的实验数据采集。出分析。

2．散热方式分析

目前利用的散热器散热方式有主动与被动两种：对主动式散热，从散热方式上细价以分为风冷散热、液冷散热、热管散热、半导体制冷等。被动就是自然散热。

1）风冷散热。风冷散热是最常见的散热方式，是使用风扇带走散热器所吸收的热式，价格相对较低，安装方便。但不适用于 LED 照明器上，因为一是耗能，二是增加机会。

2）液冷散热。是通过液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相静、降温稳定，但缺点是需要外接能量，并不节能。

3）热管技术。它是应用热传导原理与制冷介质的快速热传递性质，通过在线真空管内的液体的发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、两侧的传热面积可任意改变、不需要外加的能量等一系列优点。由于热管传热结构紧凑、流体阻损小等优点。已经广泛应用。而在 LED 照明器中，尽管不耗成本高。

4）自然散热。自然对流被动散热，无机械运动，可靠性高，成本低，所以目前多的还是自然对流散热。实际上对于100W以下的 LED 灯，不必采用风冷、热采用自然散热完全可以达到效果，有行家提出用导热柱吸热，用铝肋片通过外加对流烟囱效应散热，就能达到很好效果，与普通的设计相比两者温度相差较大。

3．散热过程分析

 LED 照明照明器的可靠性（寿命）很大程度上取决于散热水平，所以提高散热如下，关键技术之一。主要是解决芯片产生多余热量通过热沉、散热体传出去，现就过程分析如下

  LED 芯片所产生的热，少量的是从前面通过封装材料散发，以前采用环氧树脂装材料，但环氧树脂对容易老化而且热阻大，目前在大功率 LED 中用硅胶或玻调作封装材料，芯片发出的大部分的热量从它的金属基座即热沉发散热量，先经过焊传板的上面印刷板 PCB 的覆铜部分（有的产品热沉不是焊接，而是通过涂导热硅脂与的铜相连，但效果还是焊接更好）；然后热量在铝基板内部传递，铝基板共有三层材园线路层，相当于普通 PCB 的覆铜板：中间为绝缘层，是一层导热绝缘材料，健层，封热量从铝基板的底部传出就到散热器，两者的接触将产生很大的热阻，首先两者表面的接触需要表面光滑，必须用导热硅脂或导热胶与散热器相连，连接中应无气泡，并应保持一定的压力有利于散热。在导热胶选择时，应分清是导电还是绝缘，是低温还是高温并了解其导热系数与保存时间。散热器是分底部与鳍片两部分，它要把热最快的导出来再从散热器表面散发到空气中去。热量从 LED 芯片出发，经过了一系列不同材质传导，最后到散热器。这些热量最后都要通过散热器的鳍片散发到空气中去。http://www.ledlongtech.com/