浅析led灯具的散热设计

《浅析led灯具的散热设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浅析LED灯具的散热设计　　摘要：LED灯具的散热效果直接关联着灯具工作时的温度，而其工作时的温度又严重影响着LED灯具的发光效果和使用寿命，所以说，LED灯具的散热设计在LED灯具的设计中尤为重要，尤其是对那些大功率LED照明灯具。在LED灯具的散热设计中要一定要严格控制各个环节，从LED芯片封装的一次、二次散热人手，到LED灯具所采取的散热设计方案为止，对每一项设计环节研究分析，从材质的选择和设计两个方面综合提高LED灯具的散热效果。这不仅是LED灯具厂商提高产品的竞争力，在竞争激烈的市场下脱颖而出的有效手段。同时更是在为人们改善生活质量，并促进我国节能环保型社会发

2、展。本文对散热设计进行了详细分析，并指出了存在的问题。呼吁LED灯具设计人员必须高度重视LED灯具的散热设计，科学合理地做好LED灯具的散热设计。关键词：LED灯具散热设计中图分类号：S611文献标识码：A一、前言LED又称发光二极管(LightEmittingDiode)，属于半导体组件，自19627年美国通用电气公司开发出全球第一种可实际应用的红光LED开始，至今LED已迈入全彩时代。LED本身是单色光源，如今随着光效提升及蓝光LED的出现，它的应用也逐渐偏向多元化，从早先的低功率电源指示灯演进成LED背光模块和LED照明等大功率应用。LED被誉为21世纪的照明新光

3、源，它具有效率高、寿命长、省能源、不易破损、环保无汞等传统光源无法比拟的优点，在节能减碳及环保意识方兴未艾之际，加上各国政府陆续宣示的能源政策，使得占生活用电大量比重的照明成为鼓励淘汰的项目之一。LED如同所有电子零件一样，在其工作的过程中都会产生热能及温升现象，如果忽视散热问题，将导致LED因高温而提早烧毁的结果。LED灯具的设计较传统灯具复杂，包含光学、机械、电子及散热，其中散热尤其重要。因为目前大功率LED灯具的转换率仅有20%会转换成光，其余80%会转换为热，如果不能将热量导出灯具之外，将无法达到LED光源宣称的50，000小时寿命，同时热量会影响LED的发光效

4、率，导致严重光衰及灯具毁损的惨况。二、关于LED灯具散热设计存在的问题部分市售LED灯具的散热设计容易忽略掉一些细节，例如忽视热传导的均温性，即散热鳍片的温度分布严重不均匀，导致其中一部分的鳍片对散热作用有限，甚至没有发挥散热效果。有些设计错误则会带来危险性，尤其是LED路灯通常装设于8～12米的杆高，如果散热器重心设计不佳，可能导致重量与风阻过大，危险性增加，当遇到台风或地震将有可能导致严重意外。7三、关于LED灯具的散热设计1.LED的散热效果直接影响着灯具的使用寿命。据美国的相关研究表明，温度每下降10℃，则灯具工作的发光效率可以提升3%-8%，其使用寿命也将延长

5、2倍。热量的影响就使得其生产厂商在研究LED灯具的时候一直把LED灯具的散热作为一个研究重点。LED灯具的散热效果也主要受两方面的影响，第一个是本身材质的影响，另一方面就是灯具的散热设计。LED封装的散热设计主要分为一次散热设计和二次散热设计。(1)LED灯具的一次散热。一次散热设计一般是由生产工艺确定，它先由LED的一次散热设计芯片和散装的散热，然后由生产工艺阶段确定两者的设计，这样就可以初步的实现散热和导热效果。(2)LED灯具的封装。一次散热设计之后便是对灯具进行封装，灯具的封装是一项比较复杂的工艺，需要对焊点、绝缘层、金线、健合层、封装透镜、LED芯片、电极、内

6、部沉热各个方面基础知识及封装的结构有着熟练的掌握。封装透镜材料几乎是不导热的，其作用是将芯片的光输出进行分配和取出，芯片的热量主要由内部热沉导出后再通过外部散热器进行散热，因此LED封装的的一次散热设计就是针对其使用的要求和条件，通过内部热沉的科学设计将芯片产生的高热有效地导出并传导给散热器。7(3)LED灯具的二次散热。有些LED灯具尤其是一些已经商品化的大功率LED，它们在一次散热设计的时候便已将芯片固定好，并且再使用的时候不能再修改，而其散热效果并不好。这个时候就需要结合实际情况进行二次散热设计。二次散热的设计流程是：先计算热阻和结温，对比计算结果是否满足散热要求

7、，如果满足散热要求则直接输出设计结果；如果不满足散热要求则要检查问题的原因，最主要的是检查设计散热器是否满足散热要求，然后对其进行优化设计，最后再输出设计结果。分析LED二次散热设计的热阻网络流程可以表述为：LED的内部热沉通过粘结层将热量传递给金属线路板，再由线路板通过粘结层传递给散热器，散热器将热量通过热阻。(4)LED灯具设计的芯片基板选择。通过对LED散热的方案和机理的研究分析我们可以知道，在LED灯具中影响散热的因素主要是芯片基板、散热基板(系统电路板)、均温板、粘结层和散热装置等。目前LED灯具使用的芯片基板主要是陶瓷基板，因