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LED照明節(jié)能散熱將不再是問題。
2011-08-29 10:36:39  

   LED照明由于其節(jié)電、環(huán)保、長壽命,而被公認(rèn)為下一帶照明技術(shù),將取代現(xiàn)有的各種照明技術(shù)。LED為冷光源,怕熱,有80%之多的電能轉(zhuǎn)化為熱能,必須有散熱措施,雖然LED發(fā)光技術(shù)已有飛躍發(fā)展,有每瓦發(fā)光達(dá)200lm的報道,但LED散熱卻是LED照明中非常頭痛,但又還沒得到有效解決的問題,成了LED照明燈普及發(fā)展道路上的攔路虎。
  阻礙LED照明應(yīng)用普及的最大問題是LED燈價格高,雖然上游的LED晶片廠商瓜分絕大部分利潤,有大幅度降價空間,但要實現(xiàn)整個社會資源有效配置到LED照明整個產(chǎn)業(yè)鏈中,有效降低造價,便于普通民眾購買安裝,LED照明燈的模塊標(biāo)準(zhǔn)化是必經(jīng)之路,就像現(xiàn)有l(wèi)ed照明燈(白熾燈、日光燈/節(jié)能燈)那樣。LED照明燈模塊標(biāo)準(zhǔn)化的阻礙就是散熱問題的存在。
  散熱屬于傳熱中的一部分。人類對傳熱的研究已有上百年的歷史,上世紀(jì)60~70年代是人們對傳熱研究的頂峰時期,其主要動力是人類開發(fā)航空航天的需求。那時代,傳熱技術(shù)領(lǐng)域聚集了許多優(yōu)秀人才,有不少傳熱研究人員成為知名人士,之后人們對傳熱研究熱情逐漸減小,目前傳熱學(xué)及技術(shù)的專業(yè)人員非常少。傳熱學(xué)及技術(shù)已是非常之成熟,就像似成熟的果子,掉到地上被樹葉遮蓋,不被現(xiàn)在的人們看見,以致當(dāng)電子行業(yè),主要是計算機中的CPU發(fā)熱量突然大增時,人們沒有去拔開地面上的樹葉,撿起那些熟透的果子,將人類成熟的傳熱知識移植到電子行業(yè)內(nèi)。而是另起爐灶,創(chuàng)造出不少新名詞:“主動散熱”、“被動散熱”、“熱沉”等聽起來不知是什么意思,英文“Sink”在傳熱學(xué)及技術(shù)中也是非常罕見的名詞。
  針對LED照明燈散熱,當(dāng)前業(yè)內(nèi)缺乏對整個傳熱過程中的每個傳熱過程清晰的研究結(jié)果,分析出:從LED結(jié)點到空氣與散熱片表面的對流(自然)傳熱、每個過程中的傳熱溫差(即熱阻)所占比例,哪個過程的溫差最大,即主要矛盾,以及影響每個傳熱過程的因素,如何降低其熱阻的技術(shù)方向,尤其是熱阻最大的傳熱過程,降低其熱阻的技術(shù)方向更重要。既使有了這些研究結(jié)果,還必須被結(jié)構(gòu)工程師所熟知,因為傳熱最終要通過結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
  從傳熱學(xué)和技術(shù)來談,LED散熱并非復(fù)雜,只涉及到傳熱學(xué)中非常小的部分—導(dǎo)熱傳熱和對流傳熱(主要是空氣自然對流傳熱),其中導(dǎo)熱傳熱就可利用現(xiàn)成的傳熱計算機軟件,得到非常準(zhǔn)確的解,比如分析LED封裝芯片內(nèi)的溫度分布(傳熱過程);分析從LED芯片到散熱肋片的內(nèi)部溫度分布。但是應(yīng)特別注意,對于對流傳熱,凡涉及到空氣流動,必須通過大量的實驗研究,而用計算機軟件計算,只有學(xué)術(shù)上的意義,沒有實際工程意義,因為誤差太大,目前還有不少的公司熱衷推銷此類軟件。
  導(dǎo)致LED散熱簡單問題被復(fù)雜化的原因有:知識斷層,擁有成熟的傳熱知識的人員參于到LED照明散熱研究的甚少,缺乏專業(yè)的LED照明散熱研究機構(gòu),給行業(yè)內(nèi)明確正確的指導(dǎo)思想,研討會非常之多,但學(xué)術(shù)氣氛少,商業(yè)味較濃。目前行業(yè)內(nèi)從業(yè)的專業(yè)散熱技術(shù)人員,許多是從計算機散熱方面轉(zhuǎn)過來的,自然地將那方面常用的技術(shù)以及商業(yè)行為帶過來,比如,熱管技術(shù),被大量應(yīng)用到大功率LED照明 燈(比如路燈)中,給那些原來為計算機芯片散熱器服務(wù)的熱管廠商創(chuàng)造了新的商機。甚至還有提出采用回流式熱管,如果說LED照明燈散熱采用一般熱管像似殺雞用了殺豬刀,那么采用回流式熱管就像似殺雞舉起了宰牛刀。臺灣有一家LED照明公司發(fā)明有«液態(tài)沉浸散熱技術(shù)»,這種缺乏基本對流傳熱知識的發(fā)明,竟還獲得國際發(fā)明展金獎。國內(nèi)也有類似的LED照明企業(yè),并有一定的知名度,開發(fā)LED液冷散熱技術(shù),稱已申請有30多項專利。這些受汽車水箱啟發(fā)的發(fā)明創(chuàng)造者,并不清楚汽車發(fā)動機為什么采用水(液)冷技術(shù)的原因,水在散熱過程所起的作用。
  本文提出了實現(xiàn)LED照明燈模塊標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)方案,將散熱片劃歸為LED照明燈具中的部件,由LED芯和導(dǎo)熱芯構(gòu)成的燈芯,將被設(shè)計制造成LED照明系列標(biāo)準(zhǔn),采用圓錐柱面導(dǎo)熱芯,有效解決燈芯(導(dǎo)熱芯)與散熱片(燈具)之間的熱傳導(dǎo)問題,實現(xiàn)燈芯與燈具可便捷地拆與裝,結(jié)構(gòu)非常簡單,造價低,是一條實現(xiàn)模塊標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué)之路,并認(rèn)為恒流驅(qū)動電源更合理。
  自然對流散熱,無機械運動,可靠性高,成本低,自然地被LED燈首選。本文將闡述自然對流散熱原理,最大散熱量以及優(yōu)化設(shè)計的理念;論述了 LED燈散熱片的最佳應(yīng)用結(jié)構(gòu)—太陽花式散熱片,提出采用對流罩,利用煙囪效應(yīng)強化提高散熱熱量。經(jīng)大量的實驗以及分析研究,得到優(yōu)化和強化的結(jié)果,可實現(xiàn)每瓦散熱用鋁不到4克的水平,散熱成本顯著降低,以后將不再用考慮散熱所占的成本,總之LED照明散熱并不難,將不再是問題。zyoncursoseterapias.com

 

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