LED照明散热技术一览

目前LED照明在中国市场非常火爆,几百万一台的MOCVD因为有政府补贴,企业挤破了头拼命进口,进口一台就算盈利,(无奈)。而世界上仅有的2家MOCVD设备制造厂家的订单都排到了1年之后,估计这2家的老板睡觉都会笑出来。问题是,LED在照明领域的应用真的成熟吗?众人争论焦点的散热问题(其实是寿命问题)解决的如何?根据对这个行业的有限了解和搜集的一些资料,我做了以下分析,目的不在下结论,在于独立思考:

你的热阻值定义对了吗?

很多厂家忽略了光辐射通量占整个能量的比例,对外标称Rjs=(Tj-Tc)/(VI),而实际上分母那里的数值应该是 热功耗Pt才对,而Pt只占了总能量VI的一部分,目前是70-85%。在早期,电能几乎全部转化为热能的情况下,用VI做分母的热阻与用Pt做分母的热阻之间差别不太大。但是,这个行业一日千里,光效的提升非常迅速,目前主流的光电转换效率都有25-30%,而热只占了70-75%。这时,差别就出来了,你给一个偏小的热阻值给热分析工程师,他按照这个算出来,设计的散热方案可能刚好满足结温的要求或者余量不多,对于长期(>3年)使用的产品而言,这是致命的非常低级的错误。
所以热阻定义一定要准确。热设计工程师和灯珠的厂家都需要明白这里面的细节。源头定义好了,

下面来说一下可能的散热技术及优劣。

自然散热(被动散热)

大部分的LED照明灯具都是这个设计思路,也难怪,铝又便宜又好用,而且没有动作部件,可靠性高,舍我其谁?
这种设计的关键就是尽量降低散热器到灯珠的热阻,尽量增加散热面积,无论是对辐射还是对流都有好处。当然,同时要考虑防水,这就涉及到工艺的问题了。
关于散热器到灯珠的热阻如何降低,市面上是五花八门,各路神仙都有自己的独门绝技,有用铝基板的,有用 陶瓷基板的,有用均热板(Vapor chamber)d的,有用热管的,有用磁流体回路管的,有用微槽群散热器的。有的只是骗骗外行人而已,为自己的产品增加一些噱头,至于其专利技术,不说也罢(大家都知道中国的专利是怎么一回事)。
如果用SMD灯珠,热分布比较均匀,除非你的出光面做的很大,否则,用铝合金足够用了。担心扩散热阻大吗?计算一下就知道了,100多瓦的SMD灯珠均匀排布,中心和边缘的温差有多少?
但是,如果用的是COB封装,你就要注意了,因为这时扩散热阻就是一个大问题了,如何降低它呢?用VC吧,不过贵了点。但其可靠性也不必担心,5年以上是肯定有的。至于有的厂家为什么用热管呢?减重。
不过磁流体散热技术是一个新东西,与我的某些设想不谋而合。但是电磁设计和工质流体的研究都还在初级阶段。我也没有见过真东西,不敢妄言这个东西的效果。
微槽群散热器是北京某公司研发的,我当初看到其设计思路时觉得有些地方值得商榷,还好过两天就会拿到真品进行验证。

主动散热(风扇)

sunnon针对室内灯具的散热模组做了很多工作,也出了几款标准的散热模组,不过微型电机是人家的强项, 这方面走在前面不诧异。
用风扇当然好,可以减小体积,延长寿命。但是有2个致命缺点,一个就是其本身耗电,二是其寿命问题。如果sunnon的模组有哪家在大规模,长时间使用后是OK的,估计各个风扇厂又有新的利润增长点了。

半导体制冷

致命缺点:本身要发热,得不偿失。
当然,随着光效的提高,如果只有30%的电能转化为了热能,那LED的散热器就不需要做的那么笨重和巨大了。价格也会是白菜价了,让我们拭目以待吧。

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