正因?yàn)長(zhǎng)ED光源自身沒(méi)有紅外線、紫外線,因此LED光源自身沒(méi)有輻射散熱功能,LED照明燈具的散熱途徑只能通過(guò)與LED燈珠板密切組合的散熱器來(lái)導(dǎo)出熱量。散熱器必須具備熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射的功能。
任何散熱器,除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導(dǎo)到散熱器的表面,主要的還是要靠對(duì)流和輻射把熱量散發(fā)到空氣中去。導(dǎo)熱只解決了傳熱的途徑,而熱對(duì)流是散熱器的主要功能,散熱性能主要由散熱面積、形狀、自然對(duì)流強(qiáng)度的能力決定,熱輻射只是輔助的作用。一般來(lái)說(shuō),如果熱量從熱源到散熱器表面的距離小于5mm,那么只要材料導(dǎo)熱系數(shù)大于5時(shí),其熱量就可導(dǎo)出,其余散熱就必須由熱對(duì)流來(lái)主導(dǎo)的了。這可以從圖1的導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)對(duì)流散熱的關(guān)系曲線看出來(lái)。
鋁合金散熱器
大多數(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,由于工作時(shí)熱量高,必須使用導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、沖壓鋁散熱器。壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術(shù),將液態(tài)鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機(jī)的入料口,經(jīng)壓鑄機(jī)壓鑄,鑄造出事先設(shè)計(jì)模具限定的形狀散熱器。
壓鑄鋁散熱器如圖2所示,生產(chǎn)成本可控,散熱翼無(wú)法做薄,很難使散熱面積化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12。
擠壓鋁散熱器是將液態(tài)鋁通過(guò)固定的模具擠壓成型,然后將棒材通過(guò)機(jī)加工切割成需要的形狀的散熱器,后期加工成本較高。擠壓鋁散熱器如圖3所示。散熱翼可以做得很多很薄,散熱面積得到的擴(kuò)展,散熱翼工作時(shí)自動(dòng)形成空氣對(duì)流擴(kuò)散熱量,散熱效果較好。常用材料是AL6061和AL6063。
沖壓鋁散熱器是通過(guò)沖床和模具對(duì)鋼鐵、鋁合金的板材沖壓、拉升,使之成為杯筒型的散熱器,沖壓成型的散熱器內(nèi)外周邊平滑,因無(wú)翼而散熱面積有限。常用鋁合金材料是5052、6061、6063。沖壓件質(zhì)量很小,材料利用率高,是一種低成本方案。沖壓鋁散熱器如圖4所示。
鋁合金散熱器的導(dǎo)熱是比較理想的,比較適用于隔離的開(kāi)關(guān)恒流電源。對(duì)于非隔離開(kāi)關(guān)恒流電源來(lái)說(shuō),需要通過(guò)燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離,才能通過(guò)CE或UL認(rèn)證