LED灯具散热片的设计要点

   2016-02-24 zhangpengpeng11610
核心提示:分析了常用材料对散热的影响及散热片外形的影响,以太阳花散热器和直齿型散热器作为例子。

1. 了解灯珠的热阻Rjc,可以实测,也可以通过供应商取得。如果实在没有,一般可以预估结壳温差为15-20℃。 

2. 选择铝基板还是选择玻纤板呢?

 

3. 选择导热膏还是普通的快干胶呢?还是什么都不要?

4. 选择什么散热片材料?

看上去各种散热材料的导热系数差别很大,但是传热路径上主要的瓶颈不在材料这个环节,所以即使用最差的陶瓷,其温差也仅仅为2.6℃。用压铸铝完全可以满足要求。

T8灯管传热路径简化如下图:主要的传导热阻在两侧的薄壁上,假设壁厚1mm。灯管长度1200mm。则温差的计算如下:

5. 需要热管吗?

热管的导热率非常高,约1000W/m-K。对于COB封装的大功率器件,使用热管是必要的,特别是>50W的户外灯具设计时。

但是就室内灯具设计来讲,超过30W的很少。而且室内灯具大部分是小功率灯珠均匀分布,热流密度较小。所以没必要使用热管。

6. 需要风扇吗?

从目前的风扇可靠性看,在60℃(接触到散热片的温度)下,风扇的寿命要保证45000(5年,24小时不停)无故障,且防尘,防老化(太阳照射,高湿度)非常困难。



前面分析了常用材料对散热的影响,下面分析一下散热片外形的影响,以太阳花散热器和直齿型散热器作为例子。只是做定性的分析,可以作为散热片设计时的指导。

误区1:散热片的数目越多越好。





结论:


  1. 网格划分对温度和净辐射量的计算影响很大,同一个散热片,网格划分不同,会有1-2℃的差别。而不要把这个差别当成是FIN数目不同所造成的。
  2. 对于sunflower型的散热片,散热片数目超过一定数目,对散热的改善效果不大,徒增重量而已。例子中FIN片超过15个就没必要了,此时2个FIN根部的距离为8mm。


误区2:间隙越小越好。



两个FIN对称放在平板一侧位置,变化间隙,研究间隙对对流,辐射和温度的影响。



对流+辐射



纯对流



纯辐射


结论:


  1. 对流和辐射都存在的时候,间隙增加到30mm,散热片的温度才降到最低。
  2. 单纯的对流,间隙增加10mm,对流效率最高。
  3. 单纯的辐射,辐射效率也随着间隙的增加而提高。



 
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