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目前LED照明燈具的技術難題之一就是(shì)散(sàn)熱問題,散熱不暢導致LED驅動電源、電(diàn)解電容器都成了LED照(zhào)明燈具進一步發展的短板,LED光源早衰的緣由。
隻有盡快導出熱(rè)量才能(néng)有效降低LED燈具內的腔體溫(wēn)度,才能保護電源不在持久的高(gāo)溫環境下工作,才能避免LED光源因長期高溫工作而發生早衰。
正因(yīn)為LED光(guāng)源自身沒(méi)有紅外線、紫外線(xiàn),因此LED光源自身沒有輻射散熱功能(néng),LED照明燈具的散熱(rè)途徑隻能通過與LED燈(dēng)珠板密切組合的散熱器(qì)來導出熱量(liàng)。散熱器必須具備熱傳導、熱對流、熱輻射的功能。
任何散熱(rè)器,除了要能快速地把熱量從發熱源傳導到散熱器的表麵(miàn),主要的還(hái)是要靠對流和輻射把熱量散發到空氣中去。導熱隻解決了傳熱(rè)的途徑,而(ér)熱對流是散熱器的主要功能,散熱性能(néng)主要由散熱(rè)麵積、形狀、自然對流強度的能力決定,熱輻射隻是輔助的(de)作用。一(yī)般來說,如果熱量從熱源到散熱器表(biǎo)麵的距離小於5mm,那麽隻要材料導熱係數(shù)大於5時(shí),其熱量就可導出,其餘散熱就必須(xū)由熱對流來主導的了。
大多(duō)數(shù)的LED照明光源仍然使用低電壓(VF=3.2V)、大電流(IF=200-700mA)的LED燈珠,由於(yú)工作時熱量高,必須使用導熱係數較高的鋁合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、衝壓鋁散熱器。壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術,將液態鋅銅鋁合(hé)金澆注入壓鑄機的入料口,經壓鑄機壓鑄(zhù),鑄造出事先(xiān)設計(jì)模(mó)具(jù)限定的形狀散熱器。

以下是5類散熱器的對比分析。
壓鑄鋁散熱器
生產成(chéng)本可控,散熱翼無法做薄,很(hěn)難使散熱麵積擴大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為(wéi)ADC10和(hé)ADC12。
擠(jǐ)壓鋁散熱器
是將液態鋁通過固(gù)定的模具擠壓成型,然後將棒材通過(guò)機加工切割成需要的形狀的散熱器,後期加工(gōng)成本較高。擠壓鋁散熱(rè)器如圖3所示。散熱翼可以做(zuò)得很多很薄,散熱麵積得到很大的擴(kuò)展,散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量,散熱效果較好。常用材料是AL6061和AL6063。
衝壓鋁散熱(rè)器
是通過衝床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材衝(chōng)壓、拉升,使之成為(wéi)杯筒型的散熱器,衝壓成型的散熱器內外周邊平滑,因無翼而散(sàn)熱麵積有限。常用(yòng)鋁合金材料是5052、6061、6063。衝(chōng)壓件質量很小,材料利用率高,是一(yī)種低成(chéng)本方案。
鋁合金散熱器的導熱是比較理想的,比較適用於隔離的開關恒流電源。對(duì)於非(fēi)隔離開(kāi)關恒流電源來說,需要通過燈具的結構設計做(zuò)好交流和直流、高壓和低壓電(diàn)源的隔離,才能通過CE或UL認證。
塑包鋁散(sàn)熱器
是(shì)一種導熱塑料外殼鋁(lǚ)芯的散熱器。導熱塑料與鋁(lǚ)散熱芯在(zài)注塑機上一次成型,鋁散熱芯做(zuò)埋件,需要預先進行機械加工。LED燈珠的熱量通過鋁散(sàn)熱芯快速傳(chuán)導給導熱塑料,導熱塑料(liào)利用(yòng)它的多翼形成空(kōng)氣對(duì)流散熱(rè),利用它的表(biǎo)麵輻射部分熱量。
塑包鋁散熱器一般利用導熱塑料本(běn)來的顏色白色和黑色,黑色塑料的塑包(bāo)鋁散熱器的輻射散熱效果更好一點。導熱塑料一種熱塑性材料,材料的流動性、密度、韌性、強度都易於注塑成型,具有很好的耐冷熱衝擊循環特性(xìng),絕緣性能優良。導熱塑料(liào)輻射係數優於普通的金屬材料。導熱塑料密(mì)度比壓鑄鋁和陶瓷小40%,同樣形狀的散熱器,塑包鋁的重量可減少將近三分之一;與全鋁散熱器相(xiàng)比較加工成本低,加(jiā)工周期短,加工溫度低;成品不(bú)易碎(suì);客戶自(zì)備注(zhù)塑機可進行燈具差異化外形設計生產。塑(sù)包鋁散熱器絕緣性能好,容易通過安(ān)規。
高導熱塑料散熱器
高導(dǎo)熱塑料(liào)散熱器發(fā)展很快,高導熱塑料散熱器一種全塑(sù)料的散熱器,它(tā)的導熱係數比普通塑料高幾十倍,達2-9w/mk,具有優異的熱傳(chuán)導、熱輻射能力;可應用於各種功率燈具的新型絕緣散熱材料,可廣(guǎng)泛應用於1W~200W的各類LED燈具。
高導熱塑料耐壓等級可(kě)達交流6000V,適合采用非隔(gé)離開關恒(héng)流電源、HVLED的高壓線性(xìng)恒流電源。使這類LED照(zhào)明燈具易於通過(guò)CE、TUV、UL等嚴格安規檢測。HVLED采(cǎi)用高電壓(VF=35-280VDC)、小電流(liú)(IF=20-60mA)工作(zuò)狀態,HVLED燈珠板的發熱因此而降低。高導熱塑料散熱器采用(yòng)傳統的注塑、擠塑機均可(kě)。一次成型,成品光潔度高。大幅提升生效率,造型設計靈活(huó)度高,可充分發揮設計師的設計理念。高(gāo)導熱塑料散熱器采用PLA(玉米澱粉)聚合而成(chéng),全降解、無殘留(liú)、無化學汙染,生產過程無任何重金屬汙染,無汙水,無廢氣,符合全球環(huán)保要求。
高導熱塑料散熱體內部PLA分子間密布納米級金屬離子,在(zài)高溫(wēn)下可快(kuài)速運動(dòng),增加熱輻射能量。其(qí)活力優於金屬材料散熱體。高導熱塑料散熱器耐高溫,150℃五(wǔ)小時不破裂,不變形,配(pèi)合高壓線性恒流IC驅動方案應用,無需(xū)電解電容和大體積電感,大幅提升LED整燈壽命,非隔(gé)離電(diàn)源方案,效率高、成(chéng)本低。特別適合日光燈管、大功率工礦燈(dēng)的應用。
高導熱塑料散熱器(qì)可(kě)以設計很多精密的散熱翼(yì),散熱(rè)翼(yì)可以做得很多很薄,散(sàn)熱麵積得(dé)到大的擴展,散熱翼工作時自動形成空(kōng)氣對流擴散熱量,散熱(rè)效果較好。LED燈珠的熱量通過高導熱塑料直接到(dào)散熱翼,通過空氣對流和表麵輻射快速散熱。
高導熱塑料散熱(rè)器密度要比鋁輕。鋁的密度(dù)是2700kg/m³,而塑(sù)料的密度為1420kg/m³,差不多為鋁的一(yī)半,所以同樣形狀的散熱器,塑料(liào)散熱器的重量隻有鋁的1/2。而且加工(gōng)簡單,其成型周(zhōu)期可以縮短20-50%,這也(yě)就降低了成本的動力。