详解实现LED照明灯模块标准化技术方案

　　自然对流传热过程中,驱动空气流动的动力是：空气受热温度升高,比重下降而产生的浮力,浮力与体积以及空气的温差(散热片中的空气温度与环境空气温度之差)成正比,也就是说散热片中的空气温度越高,浮力越大,空气自然对流量也就越大。但是散热肋片与空气的对流传热却与肋片温度和散热片中的空气温度之差成正比、与肋片面积(散热面积)成正比,而散热片所产生的空气流动阻力与空气流经的距高(即肋片高)以及肋片密度成正比,肋片高和肋片密度表现为散热面积。这些分析说明,在肋片式结构中的自然对流传热中,通过增加肋片高或肋片密度(减小肋片之间的间隙)来增加散热面,以达到提高散热量,存在相反的、矛盾的因素,因而散热量提高有限,甚至有可能是降低散热量,得到相反的结果。

　　经理论分析以及大量的实验研究,得出：散热片所占的空间尺寸一定,存在一最大自然对流散热量,相对应的是最佳肋片结构(肋片密度),最大散热量与散热片的流通面积(空气流经的横截面积)成正比。太阳花式散热片,肋片围着中心导热柱伸出,LED芯集中在中心导热柱端面上,LED芯(发热源)到肋片根部距离短,则导热热阻低,导热柱和LED芯所占的面积小,则流通面积大,因而太阳花散热片是LED散热最佳结构。增加散热片所占空间高度,有助于提高最大散热量,但不是正比关系,高度越高,提高的效益越少。因而应该对散热片结构进行优化处理,寻找出最佳肋片密度。本文在此指出,只有通过实验研究分析才能找到最佳结构。

　　在散热片的上方设置对流罩,如图5、6所示,利用烟囱抽吸原理,提高空气流经散热片的流量,得到散热量的强化提高,可以利用灯罩作为对流罩。对流罩的抽吸强度与对流罩内的有效容积成正比,外观尺寸表现为与对流罩的高度成正比。

　　对流罩竖立设置时,对流罩的抽吸作用最有效,散热片采用太阳花式,LED芯只能朝上或朝下,图5、6所示。图7、8所示的LED灯,就解决了灯光平射问题,对流罩采用透明材料制成,此时对流罩就是灯罩,LED芯朝上,对流罩内设置有反射镜,从LED芯发出的朝上光线,经反射镜反射成平射。

　　单个太阳花散热片的散热量有限,对应的单个LED灯芯的功率(即光照度 )也就有限,对于像路灯这类大功率照明灯,就采用数多太阳花式散热片拼合成一体,每个太阳花散热片带有LED灯芯,这就可以根据需要拼合成多种光照度(功率)的照明灯。

　　图9示出了一种路灯,散热片为10个等六边形太阳花式散热片,采用蜂窝型结构拼合。

　　经大量的实验分析研究得出：对流罩高取120mm(适合路灯和筒灯),散热片结构经优化,采用最佳结构,当导热芯与环境温度差为30℃时,可得每瓦散热用铝不到4克的水平,和现产品每瓦100多克用铝水平相比,提高非常显著。可以说：LED散热成本不应再考虑,LED散热将不再是问题。