陶瓷材料在LED照明散热中的应用

   2014-01-11 12050

  刘维良、骆素铭对常温陶瓷红外辐射做了研究,测试的陶瓷样品红外辐射率约0.82~0.94,对不同表面质量的远红外陶瓷釉面也进行了测试,辐射率约0.6~0.88,并从陶瓷断口SEM照片中得出远红外陶瓷粉在釉中添加量为10wt%时的辐射性能、釉面质量、颜色和成本较佳,其辐射率达到了0.83,其他性能均达到国家日用瓷标准要求。崔万秋、吴春芸对低温远红外陶瓷块状样品进行了测试,红外辐射率为0.78~0.94。李红涛、刘建学研究发现,常温远红外陶瓷辐射率一般可达0.85,国外Enecoat釉涂料最高辐射率可达0.93~0.94。众多研究均表明,陶瓷材料或釉面本身具有很高的红外辐射率,是其替代传统铝制散热器的一大重要参数。

   3 氧化铝陶瓷材料的LED照明灯具研究

  3.1 陶瓷LED灯具实验测试

  氧化铝陶瓷的导热系数与氧化铝的成分(纯度)有很大的关系(如表2所示)。常用的Nom.95%氧化铝陶瓷(简称为95陶瓷)导热系数约22.4W/mK,耐压10kV/mm,由此制成LED灯具的样品如图4所示。

 

  

  

灯具型号为GU10,外形尺寸49.5mm×50mm,鳍片散热器和灯座均采用95陶瓷材料,并通过螺纹连接。

  灯具安装三颗Handson(汉德森)LED光源,内置恒流驱动电源,总消耗功率约3.55W,采用透镜配光,总光通量约150lm。

  由于LED的结温不能直接测得,常采用间接测试法,目前主要有2种:

  ①电参数法:LED随着结温的上升,两端电压呈线性降低,比例系数K的典型值为4mV/℃,结温可按式(1)进行计算;②热电偶间接测试法:通过测试LED焊脚的温度sp间接得到结温值,此时结温可按式(2)进行计算。

  

  式中:为结温,0为初始温度,K为比例系数,△F为电压变化的绝对值。

  

  式中:为结温,sp为LED焊脚的温度,th为PN结到焊脚的平均热阻,为芯片功率。

  本次进行温度测试的方法为热电偶测试法。LED焊脚测试点为两处,灯体散热器测试点为三处,环境温度采用两根热电偶测试,测试结果如表3所示。

 

  

 

  3.2 陶瓷LED灯具和铝制压铸LED灯具的计算机仿真

 
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