新型LED灯散热性研究

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新型LED灯散热性研究
王琛，申勋业，徐慧君
(1东北农业大学工程学院150030)
摘要：LEO具有高效、节能、环保、寿命长、响应速度快等特点，被视作必将成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源．但目前LED芯片80％-90％的电能转化成热量，而仅靠芯片封装器件外壳散热难以维持低温工况，严重制约了大功率LED灯的应用．我们主要是研究在自然空气冷却状态下，影响大功率LED灯散热性能的因素及各因素影响的程度，及大功率LED灯散热设计．

关键词：LED 散热性能 结温 翘片 辐射率

热效应对LED的影响
LED其光谱中不含红外成分，产生的热量不能靠辐射发出，故LED是冷光源。目前LED的发光效率仅能达到10％～20％，还有80％～90％的能量转换成了热量。
对丁二LED，结温(当电流流过LED元件时，P-N结的温度将上升，严格意义上说，就把P-N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。)高会导致器件各方面性能的变化与衰减。这种变化主要体现在三个方面：
(1)减少LED的出光量；(2)造成LED发出光的峰值波长偏移，从而导致光源的颜色发生偏移：(3)缩短LED的寿命。
大功率LED灯是否能够正常工作，除LED芯片本身的冈素之外，在很大程度上还取决LED与散热片的合理匹配及安装接触面的导热条件。因此，散热器的结构形式及安装工艺是大功率LED灯有效散热的重要环节。
3．1散热片概述
大功率LED灯的散热片主要是以辐射和对流散热，通过增加散热总的有效面积，提高散热性能。散热片一般采用导热率高的材料，可用铝、铁、铜等材料。在截面积利厚度相同的条件下，铜材的散热效果最好。但一般多用铝材，因铝的散热性能优于铁，而重量比铜、铁轻的多，成本远低于铜。散热器表面应光洁平整，内部不得有疏松气孑L等缺陷。表面涂黑处理是将辐射率增大，有利于进～步减小外热阻。散热器是由基体与若干翅片组成的散热结构，与单个翅片不同，其散热单元为两两相邻的翅片与基体组成的U形或V形等通道，因此，必须考虑间距和散热片的肋片个数对散热性能的影响。


4 结论
在对LED灯散热片散热性能分析中，我们并没有改变散热骗的结构性能参数，由于散热片主要是靠散热片翘片增加散热面积来达到有效散热。如果改变散热片与器件的连接基体，基体的散热影响并不明显，并且改变基体在实际中并不容易，会提高散热片的成本。综合上述可知：
1)散热片虽然前、后、左、右四侧面上单位面上的散热效率高，但由于工艺搜到了限制。我们设计翅片或重点对上表面的翅片进行优化；
2)散热片翅片厚度对散热器性能的影响不如翅片长度、高度、数目的影响明显；所以在进行散热器优化设计时，要考虑影响散热片性能的主要因素，这样既可以节省时间，也能满足工程需求。翅片尺寸达到一定程度后，若继续增大，其对散热片散热性能的增强效果就变得不明显，因此翅片各几何参数存在最优值

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