大功率LED路燈散熱問(wèn)題解析

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因現(xiàn)代照明要求的提高，很多道路口都采用了大功率的LED路燈，相應(yīng)所產(chǎn)生的熱量也非常大，散熱的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，對(duì)LED路燈所配的散熱器要求也越來(lái)越高。散熱問(wèn)題一直是LED照明面臨的重要挑戰(zhàn)。LED散熱面臨的主要挑戰(zhàn)還是大功率路燈，以及體育場(chǎng)和球場(chǎng)高亮度燈的散熱。因?yàn)楣β蚀�，所需散的熱量也大，而且在露天面臨各種炎熱暴曬天氣，增加了散熱的難度。劇場(chǎng)的高亮度聚光燈也是難點(diǎn)之一。另外，高功率PAR38燈由于體積小、功率大，要求無(wú)電磁干擾也增加了散熱的難度。

　　LED路燈散熱器作為主要散熱部件，另外還配備了其他相應(yīng)散熱附件，包括鋁散熱鰭片、導(dǎo)熱塑料殼、風(fēng)扇、導(dǎo)熱管、表面輻射散熱處理等。其中，散熱片和高速風(fēng)扇是目前最常見(jiàn)的處理方式。不過(guò)，隨著照明應(yīng)用對(duì)于光輸出的要求不斷提高，LED產(chǎn)品的熱流密度不斷增加，單位時(shí)間內(nèi)需要冷卻的熱量也越來(lái)越大，因此，Nuventix亞太區(qū)技術(shù)支持負(fù)責(zé)人金海林指出，目前最大的挑戰(zhàn)就是如何降低不斷增加的熱流密度。

　　新興的壓電陶瓷風(fēng)扇、無(wú)扇葉風(fēng)扇等先進(jìn)技術(shù)擁有較強(qiáng)散熱能力，但對(duì)于LED照明這種小空間內(nèi)的應(yīng)用，從尺寸體積、耗電、成本、結(jié)構(gòu)、可規(guī)�；慨a(chǎn)性等方面綜合考慮，并不適用。由于被動(dòng)散熱器受制于有限的換熱能力，單位時(shí)間內(nèi)能帶走的熱量很有限，使得用來(lái)冷卻大功率LED模組的散熱器不得不做得很大很重。而主動(dòng)散熱可以克服這些缺點(diǎn)，通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流換熱的高效散熱能力快速帶走熱量，降低LED芯片的溫度，并且同時(shí)減小了散熱器的體積及重量，更好地滿(mǎn)足照明設(shè)計(jì)小型化的要求。

　　Nuventix于2007年正式量產(chǎn)基于Synthetic Jet原理制造的SynJet(合成噴氣)產(chǎn)品，利用通過(guò)高頻振蕩所產(chǎn)生的高湍流度高動(dòng)量氣流，因而可以做到高達(dá)10萬(wàn)小時(shí)的壽命保障，并具有低噪音、低功耗、耐高溫、防雨、防塵、抗振動(dòng)沖擊、無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)部件、易于應(yīng)用等特點(diǎn)。金海林表示，SynJet技術(shù)是最近二十年來(lái)散熱領(lǐng)域具有突破性和最具創(chuàng)新性的技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在包括家樂(lè)福超市等大型場(chǎng)所。據(jù)悉，在高功率PAR38燈中就采用了SynJet解決來(lái)散熱問(wèn)題。

　　Nuventix的新產(chǎn)品還有34W聚光燈的散熱器。

　　34W聚光燈中的散熱器

　　與其他的熱電供應(yīng)商不同，Laird公司不僅制造其自身的模塊，而且將其產(chǎn)品與內(nèi)部設(shè)計(jì)、裝配和制造專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合。憑借其在電磁干擾(EMI)屏蔽領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，Laird提出了一種可以和防電磁干擾相結(jié)合的散熱器方案，這種方法對(duì)于LED恒流驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電源的散熱和防輻射很有用。

　　Nextreme公司則主要開(kāi)發(fā)了一種薄膜半導(dǎo)體制冷技術(shù)，只要退火爐在N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體之間通上電，就可以把熱從一端移至另一端。這是一種具有超高效率的光學(xué)芯片冷卻模式，基于該技術(shù)，Nextreme推出了名為光學(xué)冷卻器(Optocooler)的HV14模塊。這種模塊可以在3mm2見(jiàn)方的極小面積上耗散1.5W的熱，而只需要2.7V的電源，兩邊的溫差可高達(dá)60度。

　　壓電散熱板作為很有效的新型散熱器也正式登上舞臺(tái)。茅于海介紹，它利用壓電晶體使得散熱板振動(dòng)，從而提高了散熱板的散熱效率。其散熱效果相當(dāng)于風(fēng)扇，但是耗電卻要小很多。

自然對(duì)流風(fēng)冷的熱阻為7.2°C/W，而采用風(fēng)扇強(qiáng)制風(fēng)冷可降低至2.3°C/W，但要消耗0.85W。如果采用壓電散熱板，其熱阻也可以降低至2.3°C/W，但只消耗0.05W，而且其噪聲也沒(méi)有風(fēng)扇高。不過(guò)，使用壓電散熱板的缺點(diǎn)是成本比一般鰭片散熱器要貴不少。

對(duì)于超大功率的高亮度LED燈，有必要采用相變水冷卻(不是熱管，熱管只能導(dǎo)熱而不能散熱)，利用水變成蒸汽要吸收大量熱的方法來(lái)進(jìn)行散熱。不過(guò)，該過(guò)程需要消耗一定的水。

　　此外，還有一種新穎的LED芯片封裝技術(shù)，稱(chēng)為鋁散熱器上的芯片(chip on Al heat sink)。這種技術(shù)把LED芯片直接安裝到鋁合金散熱器上，這樣能使芯片所產(chǎn)生的熱量直接通過(guò)鋁合金散熱器傳遞出去。

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