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      LED工矿灯散热设计分析

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      LED工矿灯散热设计分析

         LED工矿灯属于功能型照明灯具,相对于其他景观和装饰类的灯具对结构外形的美观要求并不高,而这对于散热设计来说往往更加容易。

        LED工矿灯散热器按散热方式来分有主动式散热器与被动式散热器,前者按照散热介质又可以分成风冷、水冷、半导体制冷和化学制冷等4种散热方式。现在主动式散热都是采用风冷的方式,从结构来说这种方式较简单,在散热器[加上一个风扇即可。具体的散热器结构需要根据应用情况来设计,质量较好的风扇寿命在普通室内环境下通常能达到5万小时。随着风扇技术的不断完善,甚至已经出现了防水风扇在LED灯具上的应用。这就意味着无论是在户内还是户外,超大功率乃至上千瓦的LED灯具的应用已经成熟,这无疑也加快了LED灯具替换传统灯具的步伐。

        LED工矿灯散热器的材质现在主要采用铜合金和铝合金,二者之间又以铝合金应用较为广泛。虽然铜合金的导热系数要高于铝合金,但是因为其相对于铝合金来说加工工艺比较单一,通常采用机械加工或者冲压的方式,并且由于铜合金的成本相对较高,所以通常铜合金在一些需要快速导热的场合使用,如LED的支架散热器通常采用铜合金。铝合因其加工方式多样,价格相对铜合金有较大优势,所以在散热中有广泛应用。常用的铝合金散热器的加工工艺又分为压铸、拉伸,冲压、锻压、铲削等,在LED工矿灯的应用中以压铸铝与拉伸铝较为常见。压铸铝的加工工艺简单,从压铸模中压铸出来以后通常只需要做一些简单的后加工和表面处理即可;拉伸铝的散热器因其结构不同,加工工序也不尽相同。例如,常用的LED日光灯的散热器只要将拉伸铝截断为一定的长度即可,而一些结构复杂路灯的散热器仅一个就需要在机床上加工一个小时。从生产效率来讲,压铸铝散热器优于拉伸铝散热器。拉伸铝合金的型号通常采用AL6O63 ,其导热系数在200W/m·K以上,而压铸铝合金的型号通常采用ADC 12,其导热系数不到IOOW/m·K。虽然拉伸铝的导热性能要大大强于压铸铝,但是因为形状单一,后加工复杂,因此在实际应用中要根据具体的灯具结构来选择散热器的材质及加工方式。常用材料的导热率如表3一1所示。

      表3一1,常用材料的导热率

         在较大功率的LED工矿灯应用中,有时因为局部热量非常集中,所以铝合金材质的散热器不

      足以快速导出热量。这时需要导热系数更高的热导体来辅助导热,通常在局部会用到铜合金,在更严苛的条件下还会使用超导体导热。热管是一种较常用的超导体。常常应用在计算机的CPU中。

         热管如图3一1所示,可以看到散热器的底部增加了一块铜板,然后与热管连接。通过热管的超导热性能将热量迅速均匀地导入到FIN片式的散热器上,再通过风扇将热量导入到空气中。

      图3一1热管


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