50瓦半导体照明光源技术

《50瓦半导体照明光源技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、河南省瑞光印务股份有限公司提供50瓦半导体照明光源技术发光二极管作为半导体照明光源具有发光效率高、寿命长的优点，但是它在工作时大部分能量都转化成热量，只有小部分能量转化为光能。如果散热问题不解决好，热量的积聚会导致发光二极管PN结的结温升高，而结温的上升会直接导致发光效率的下降和寿命的降低，所以半导体照明光源的散热问题成了技术瓶颈。我们采用回路热管和散热片为散热结构，与发光二极管组成带有散热结构的半导体照明光源，取得了较好的效果。传热方式的选择通常的传热方式有三种，即热辐射、热传导和热对流。热辐射在LED散热结构中所起作用甚少。热传导则以结构层方式传热。热对流是

2、指由于流体的宏观运动，与物体的表面之间的热量传递过程。此外还有水或其他液体的相变换热。空气的自然对流过程对流换热系数h为1-10[W/m2K]，水的自然对流换热系数为20-100[W/m2K]，而水的相变换热系数要大得多，沸腾进程为2500-3500[W/m2K]，蒸气凝结为5000-25000[W/m2K]。热管技术正是将两相相变传热和热对流这二种传热方式巧妙结合的传热技术。它是利用热量本身作为能源将热量转移，这无疑是最理想的方案。热管技术它是由美国G.W.Grover所发明的，最早应用于航天技术。热管是依靠自身内部工作介质液体和气体两相变化来实现传热的导热元

3、件。热管的一端为蒸发端，另一端为冷凝端。当受热端将工作液体蒸发成气相，吸收大量热量，气体经过管中空腔流到冷凝端，气体冷凝时放出热量，液体通过管壁的毛细结构流回受热端，如此完成吸热—放热循环，可在一定温度差下将热量源源不断地从热端传到冷端。其特点是重量轻、结构简单、热传输量大、速度快、耐用寿命达10年以上，导热能力比同样重量的铜高100倍以上。俄罗斯科学院的Maidanik发明了比单管热管导热效率更高而不受位置变化影响的回路热管，其气流和液流为同一方向，且受重力影响较小。河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供我们采用带散热片的回路热管组成半导

4、体照明光源的导热和散热结构，取得了较高的发光效率保持率和可靠性。经测定，我们所用回路热管在50W时热阻仅为＜0.5℃/W，而传统的直管热管热阻较大，在4-6℃/W。热学结构设计图1为光源热学结构设计示意图其总热阻为：R总=R1-2+R2-3+R3-4+R4-5+R5-6+R6-7……（1）LED功率器件热阻为R1-5，我们采用自制的热阻仅为3℃/W的1W功率器件。R5-6为焊料或粘结剂层的热阻。回路热管的热阻为0.5℃/W。式（1）可简化为R总=R1-5+R5-6+R6-7……（2）光源回路热管摆放角度对散热效果的影响表1热管位置对光源散热的影响热管摆放位置角度

5、回路散热温度高温端（℃）低温端（℃）水平（悬空）0°5344水平(桌面上)0°5446光向下与水平30°角30°5547光向下与水平60°角60°5548光垂直向下90°5651光垂直向上﹣90°5944河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供注：光源为11.5W。按理回路热管的摆放位置对导热效果影响不大，不如直管热管冷端在下方会使导热效果变差而影响较大。但是我们采用的是回路热管加散热片的散热结构，散热片的摆放位置会影响气流的形成。当水平放置时，特别是悬空状态下，散热片处于垂直平行的情况下，最易形成气流。所以无论高温端（蒸发器端）和低温端（冷

6、凝端）温度都比较低，具有较好的散热效果。有一定角度散热效果稍差是对流稍差所致。垂直放置时，散热片处于水平状态，难以形成对流，散热效果变差。所以在工作状态时，一定要将散热片位置设计成垂直于水平面位置。半导体照明光源的总光通量和发光效率本实验所采用功率LED均为自制90lm/W器件（表2）。从测试结果看，采用多热管，发光效率保持值明显增大。但从成本考虑，显然，单热管加大散热片的结构更为合理。从同时期发表的半导体照明光源的功率和发光效率看，采用回路热管的半导体照明光源比采用直管热管和COB工艺的结果，都有明显优势（表3）。工作寿命试验我们对25W和50W两种半导体照明

7、光源进行了正常工作寿命试验，实验仍在继续中，现将初步结果列于表4。表2半导体照明光源的总光通量和发光效率型号电流（A）电压（V）功率（W）光通量（lm）发光效率（lm/W）25WA（单管）1.5715.9725.071763.270.325WB（双管）1.7414.425.062104.884.150WⅣ2.2822.0450.13594.171.7河南省瑞光印务股份有限公司提供河南省瑞光印务股份有限公司提供（单管大片）50WⅤ（双管）2.2722.0450.053593.771.850WⅥ（叁管）2.5519.750.244040.680.5注：1.测试单位：

8、上海照明灯具研究所2.测