LED路灯全新设计方案.doc

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1、LED路灯全新设计方案--------------------------------------------------------------------------------  --------------------------------------------------------------------------------  一、LED散热行业内问题LED照明由于其节电、环保、长寿命，而被公认为下一带照明技术。但是，LED有70％之多的电能转化为热能，必须散热。虽然LED发光技术已有飞跃发展，

2、有每瓦发光达200lm的报道，但LED散热却是LED照明中非常头痛的问题，成了LED照明灯普及发展道路上的拦路虎。阻碍LED照明应用普及的最大问题是LED灯价格高，价格高又是由于热的问题所致。又由于热的问题，使得当前LED路灯发展在死亡的边缘行走。人类对传热的研究已有上百年的历史，传热学及技术已是非常之成熟，就像似成熟的果子，掉到地上被树叶遮盖，不被现在的人们看见，以致当电子行业，主要是计算机中的CPU发热量突然大增时，人们没有去拔开地面上的树叶，捡起那些熟透的果子，将人类成熟的传热知识移植到电子行业内。而是另起炉

3、灶，创造出不少新名词：“主动散热”、“被动散热”、“热沉”等听起来不知是什么意思，英文“Sink”在传热学及技术中也是非常罕见的名词。从传热学和技术来谈，LED散热并非复杂，只涉及到传热学中非常小的部分—导热传热和对流传热（主要是空气自然对流传热），其中导热传热就可利用现成的传热计算机软件，得到非常准确的解，比如分析LED封装芯片内的温度分布（传热过程）；分析从LED芯片到散热肋片的内部温度分布。但是应特别注意，对于对流传热，凡涉及到空气流动，必须通过大量的实验研究，而用计算机软件计算，只有学术上的意义，没有实际工

4、程意义，因为误差太大。导致LED散热简单问题被复杂化的原因有：知识断层，拥有成熟的传热知识的人员参于到LED散热研究的甚少，缺乏专业的LED散热研究机构，给行业内明确正确的指导思想。目前行业内从业的专业散热技术人员，许多是从计算机散热方面转过来的，自然地将那方面常用的技术以及商业行为带过来，比如，热管技术，被大量应用到大功率LED照明灯（比如路灯）中，给那些原来为计算机芯片散热器服务的热管厂商创造了新的商机，甚至还有提出采用回流式热管。如果说LED灯散热采用一般热管像似杀鸡用了杀猪刀，那么采用回流式热管就像似杀鸡举

5、起了宰牛刀。台湾有一家公司发明有《液态沉浸散热技术》，这种缺乏基本对流传热知识的发明，竟还获得国际发明展金奖。这些受汽车水箱启发的发明创造者，并不清楚汽车发动机为什么采用水（液）冷技术的原因，水在散热过程所起的作用。图片：二、当前LED路灯问题图1所示LED路灯是当前最典型、最普遍采用的结构：散热片裸露，大张的设有LED光源芯片的铝基板，贴装在散热片基板上（下方），再加前透明护罩。这种结构设计有如下问题：1、传热设计原理问题a、散热主要是自然对流传热，空气对流流经散热肋片将热量带走，因而空气对流畅通非常重要，自然对

6、流是自下往上而流动，散热片应设计成让空气自下而上穿过散热肋片［1］。但图1所示当前LED路灯的散热片，空气对流不畅，对流冷空气不易均匀地流经整个散热肋片，在散热片的中心处，空气温度高，散热效果差（表面对流传热系数低下），并且随着散热片外尺寸加大，其对流传热效果进一步恶化。散热片尺寸加大一倍，但其散热效果并不增加一倍，也就是说：图1所示结构的LED路灯，功率越大，其散热片尺寸必须加倍地增大。b、散热肋片之间的间距没有优化。在自然对流散热过程中，不是一味地增加散热片面积（加密散热肋片间距），就能提高散热量，当肋片加密到

7、某一值（最佳值）时，再增加，散热量反而下降。以上问题所致的结果：散热效果低，LED结温高；散热片的尺寸大（即路灯尺寸大），重量沉（十多公斤），散热成本高居不下。2、制造生产方面问题a、散热片整体结构尺寸大，无论采用铝热压铸还是铝挤出成型，散热肋片的厚度不能薄（2mm以上），因而肋化效率非常低，散热用铝多，LED路灯重量沉，其中主要原因在此，散热成本也就高。b、水密封问题，整体式，大尺寸增加了前透明保护罩与散热片基板之间水密封技术难度，密封的内室空腔大，又不能采用固化密封胶，水密封可靠性低，造价也高。c、大尺寸的铝基

8、板与散热片基板之间的接触传热可靠性问题。尺寸大了就不容易保证铝基板没有曲翘变形和凹变形，如果LED芯片正好在变形处，该处铝基板与散热片基板面之间的间隙加大，则就导致该处的LED芯片工作温度上升，该LED芯片可靠性下降。3、电源散热及可靠性问题a、电源裸露，就得采取水密封措施，为了保证电源板内元件，特别是电解电容散热，必须采取灌胶，全灌封工艺，电源成本升（20