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大功率LED燈散熱性能分析和優(yōu)化方案大功率LED燈的散熱性能主要通過(guò)散熱結構優(yōu)化和散熱材料來(lái)完成。LED燈在設計過(guò)程中必須要考慮具體的工作環(huán)境,選擇最優(yōu)的散熱材料,同時(shí)做好仿真實(shí)驗,調整LED燈的結構,確保LED燈散熱的高性能。 1、散熱結構優(yōu)化 大功率LED燈散熱結構的優(yōu)化首先要對翅片結構進(jìn)行優(yōu)化,根據仿真模型的數據和結果,翅片高度、長(cháng)度進(jìn)行分析,一般來(lái)說(shuō),大功率LED燈的瓷片高度通常是在0.05-0.11m范圍內,這個(gè)范圍內的散熱性能最好,在0.05-0.11m范圍內還可以進(jìn)一步的劃分,通常來(lái)說(shuō),在0.071-0.11m的范圍內,當翅片高度達到這一高度以后,芯片溫度則趨于平緩,而在0.05-0.07m范圍內,當翅片高度在這一范圍內時(shí),芯片溫度波動(dòng)比較大,因此應控制翅片的高度范圍,以獲取更高的芯片散熱性能。此外在翅片長(cháng)度方面,在0.03-0.12m范圍內最適宜,這也是當前大功率LED等翅片長(cháng)度的首選。 另一方面,缺口、通孔是LED燈的光源區連接通道,而LED基板是整個(gè)燈具中溫度最高的地方,這說(shuō)明,LED燈的熱傳播通道是由芯片出發(fā),到缺口、通孔再到基板,而對于其他的多余的熱量,主要是通過(guò)散熱片通道進(jìn)行刪除,這樣一來(lái),可以根據大功率LED燈的具體情況,通過(guò)改造LED燈內部結構和模塊,尋找和測量最優(yōu)化的方案,實(shí)現熱分布的數據統計,從而根據實(shí)際情況制定缺口、通孔的參數,而對于翅片的數量,一般是按照12-16片進(jìn)行設置,主要是翅片散熱最高值進(jìn)行計算,通過(guò)翅片組合和間距設置的方式提升散熱最高值,一次來(lái)實(shí)現翅片散熱的高性能。 2、材料選擇 LED燈材料選擇非常重要,要根據大功率LED燈的工作環(huán)境和散熱需求進(jìn)行分析,不斷拓展新型高性能的散熱材料。目前,大功率LED燈的散熱材料主要是以銀、鋁、鋁合金為主,其他新型材料為輔的。首先傳統的銀、鋁、鋁合金等材料性?xún)r(jià)比比較高,因此市場(chǎng)應用較為廣泛,傳統的散熱材料主要是存在導熱系數的差異性,導熱系數與散熱傳導效率呈現正相關(guān)性。按照導熱系數排雷,銀的導熱系數最高,決定了其可以有效降低表層熱阻,提高整體的導熱效率,但從成本來(lái)看,銀的采購成本比較高,而從其性能來(lái)看,銀的柔韌性不足,硬度不夠,因此目前,鋁、鋁合金和銅是大功率LED的主要材料,現有LED通常采用鋁作為散熱主要材料,適當會(huì )增加一些銅,性?xún)r(jià)比比較高。此外,近些年LED散熱新材料的發(fā)展也在不斷提高,新型散熱材料也取得了非常大的進(jìn)步,進(jìn)一步拓展了LED燈在不同工作環(huán)境的應用,如適應于高溫低壓的MAP-05散熱材料就是一種很好的發(fā)展方向。此外隨著(zhù)電子設備的發(fā)展和大功率LED燈工作環(huán)境的變化,散熱材料的性能、形狀不斷推陳出新,取得了非常大的進(jìn)步。 3、性能優(yōu)化 大功率LED燈在設計和生產(chǎn)前必須要對性能進(jìn)行優(yōu)化,要做好溫度實(shí)驗和數據統計,從而設計出在不同工作場(chǎng)景中性能最優(yōu)化的產(chǎn)品。在測試過(guò)程中,大功率LED燈的性能優(yōu)化必須要根據工作性能對測試環(huán)境、設備等進(jìn)行設定,通過(guò)仿真試驗的方式找出最優(yōu)方案,在試驗過(guò)程中要保持溫度的恒定,模擬最佳狀態(tài)下LED燈的優(yōu)化結果,從而對性能進(jìn)行調整,通過(guò)材料和結構的調整實(shí)現性能的最優(yōu)化。目前大功率LED燈在設計時(shí)都會(huì )進(jìn)行溫度試驗,以測試LED燈的具體性能,當然試驗的結果會(huì )有一定的偏差,但總體數據分布規律相差不大,如果數據分布規律相差比較大,則需要反思在仿真模擬中是否出現了其他的問(wèn)題,如溫度未恒定,電壓線(xiàn)不穩等情況。 普瑞斯照明,工業(yè)照明專(zhuān)家 |