LED路燈散熱結(jié)構(gòu)分析報(bào)告

1、下載可編輯LED路燈散熱結(jié)構(gòu)分析拜讀了秦博核芯科技秦先生的 LED照明燈模塊標(biāo)準(zhǔn)化的科學(xué)之路一文，深受啟發(fā)，LED燈具散熱問題的確是業(yè)界的一大困擾，但是我們應(yīng)該對待散熱問題像庖丁解牛一樣，充分的、一點(diǎn)一點(diǎn)的進(jìn)行分析并加以認(rèn)識，不能以點(diǎn)代面的來分析和解決。我非常贊同秦先生對東芝和夏普LED燈結(jié)構(gòu)的否定，本人也-認(rèn)為大廠是在制造一些噱頭拉動 LED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)走向錯(cuò)誤的方向。 但也不能全盤否定， 這種散熱結(jié)構(gòu)如果采用新型的散熱材料也是可以達(dá)到散熱目的的，高昂的價(jià)格是阻礙其推廣的重要因素。散熱的途徑分為傳導(dǎo)、 對流和輻射三種方式， 其中傳導(dǎo)效果最佳， 對流次之， 輻射較差，這是我們所熟知的。 在我們設(shè)計(jì)

2、 LED燈具散熱結(jié)構(gòu)的時(shí)候， 首先要考慮的是 LED燈具的使用環(huán)境，然后在這三種散熱方式中尋找出適應(yīng)于使用環(huán)境的最佳散熱方式，也就是要根據(jù)環(huán)境因素考慮三種散熱方式中哪一種或者哪幾種散熱方式是主要的，以確定燈具的散熱結(jié)構(gòu)。只有這樣，我們才能設(shè)計(jì)出一款好的LED燈具，這是設(shè)計(jì)LED燈具散熱結(jié)構(gòu)所需的前提條件。但這也是很多人所遺忘和忽視的。 他們一味的增加散熱面積， 不斷的設(shè)計(jì)出很有特色的散熱結(jié)構(gòu)外型， 以吸引人們的眼球。 這個(gè)問題在我們 LED產(chǎn)業(yè)界是普遍存在的問題， 是我們產(chǎn)業(yè)發(fā)展的誤區(qū)，是缺少真正的 LED產(chǎn)業(yè)專家的標(biāo)志。目前 LED燈具結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化、 形態(tài)各異， 我不能一一舉例來剖析， 下面

3、以 LED路燈作為一個(gè)案例來分析其散熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。LED路燈使用的環(huán)境：1、無遮攔的戶外環(huán)境;2、 8-12 米高的燈桿上;3、在繁華的馬路上。首先在“無遮攔的戶外環(huán)境”這個(gè)條件，說明LED路燈燈具使用場所沒有防雨、防塵、防破壞等外部工程，因此要求LED路燈本身必須具備這些功能。第二，“ 8-12 米高的燈桿上”，說明LED路燈在外型、重量，甚至體積的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有所考慮，外型新穎、重量輕、體積小的LED路燈將有很大的競爭力。第三， “在繁華的馬路上”，說明 LED路燈的使用環(huán)境污染狀況較為惡劣，在設(shè)計(jì)時(shí)要充分的考慮其積塵 (LED 路燈屬于一種電子產(chǎn)品，由于靜電的作用，會在表面吸附微小的灰塵顆

4、粒，形成電子灰塵覆蓋，降低散熱效果) 效應(yīng)和抗腐蝕能力。在 LED路燈設(shè)計(jì)時(shí)， 一定要充分的思考這三個(gè)問題，盡可能的在完善LED路燈功能的同時(shí)，避免由于環(huán)境條件所導(dǎo)致的設(shè)計(jì)缺陷使導(dǎo)致產(chǎn)品失效。 這就是 LED路燈散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。.專業(yè) .整理 .下載可編輯我們著重分析一下道路的客觀環(huán)境，以利于我們分析LED路燈的散熱設(shè)計(jì)。 在分析之前，我們需要強(qiáng)調(diào)的是在室外環(huán)境中，燈具的散熱主要依靠熱對流和熱輻射兩種方式; 在沒有主動散熱措施時(shí)，主要依據(jù)是對流，即熱空氣上升，冷空氣下降的熱力學(xué)原理; 熱輻射主要依據(jù)高溫物體以紅外線的方式向外輻射能量。讓我們分析一下當(dāng)車行駛時(shí)，汽車經(jīng)過的空間形成空氣擾動

5、，這就是我們在車上感覺風(fēng)往后吹，而站在路邊的人在車經(jīng)過后感覺風(fēng)順著汽車方向吹(見圖 1)。圖 1 ( 箭頭方向?yàn)榭諝饬鲃臃较?)詳細(xì)的空氣動力學(xué)原理這里不再探討。我們會看到車前部的空氣，由于車往前行駛，使之往后流動 ( 這就是人在車上感覺風(fēng)往后吹的道理); 也有部分空氣，是往上壓縮的，也就是說是空氣是往上流動的，這部分空氣就帶起了路面的灰塵( 這是對 LED路燈造成影響的最主要的因素 ); 在車后部，由于形成的密度極低的空間，使之周圍空氣迅速的補(bǔ)充進(jìn)來( 這是在路邊人感覺風(fēng)往車的方向的原因) 。通過汽車經(jīng)過對空氣的擾動示意圖， 我們明白了車對道路上空氣的影響， 我們再來有針對性的分析 LED路

6、燈的散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ( 見圖 2) 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 2圖 2 這種結(jié)構(gòu)， 在室內(nèi)環(huán)境及干凈的環(huán)境中這種設(shè)計(jì)是能夠達(dá)到理想的散熱效果的，表面的翼狀凸起增大了散熱面積，從散熱原理上來講，增大了熱輻射和熱對流的面積，強(qiáng)化了燈具的散熱效能，使燈具能夠達(dá)到散熱效果(見圖 3)。圖 3 燈具表面熱輻射和熱對流示意圖，細(xì)線為熱輻射，粗線為熱對流但是在道路這種條件惡劣的環(huán)境中這種設(shè)計(jì)是完全不能適應(yīng)的( 見圖 4) ，這是汽車經(jīng)過時(shí)空氣流動示意圖。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 4 空氣流動示意圖 ( 箭頭方向?yàn)榭諝饬鲃臃较?)通過這圖 4，我們就能夠形象的看出，被汽車揚(yáng)起的灰塵由于重力的作用就

7、會沉積在散熱片的表面，由于灰塵在燈具表面起到阻熱作用，從而影響燈具的熱輻射和熱對流的效果。所以這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中長時(shí)間積累的灰塵， 將會大大的降低 LED路燈的散熱效果。 這個(gè)現(xiàn)象就是某些廠家生產(chǎn)的路燈在安裝一定時(shí)間后失效的最主要的原因。這種結(jié)構(gòu)給我們工程師帶來很大的困擾，為什么在工廠經(jīng)過長時(shí)間老化不會出現(xiàn)問題，但是一旦安裝到道路上不長時(shí)間就會出現(xiàn)問題了呢 ?問題就在這里，沒有充分的考慮 LED路燈的使用環(huán)境。再來看看下面的這種結(jié)構(gòu)(圖 5)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 5這種結(jié)構(gòu)采用橫紋散熱結(jié)構(gòu)， 雖然能夠降低部分灰塵的積累問題， 但是也不會經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)，因?yàn)榛覊m由于重力作用在燈具散熱

8、表面的沉積和道路上污染物對燈體的腐蝕足以在一定的時(shí)間內(nèi)影響燈體熱量的散失， 從而影響散熱效果。 這里就不再詳盡的分析， 有興趣可以按照上面的圖例作圖分析一下。再來分析一下圖6 這個(gè) LED路燈設(shè)計(jì)。圖 6這種設(shè)計(jì)純粹的是人為制造眩光( 人眼在直視光源3 秒鐘后，閉眼在 15 秒鐘內(nèi)在人眼形成的亮斑不能消失，即所謂眩光 ) ，使人不能直視， 達(dá)到很亮的效果; 但是作為LED路燈，LED本身具有積溫效應(yīng) ( 在很小的面積或體積內(nèi)， 短時(shí)間積聚大量的熱量而不能有效的散發(fā)出來，即積溫效應(yīng) ) ，而這種 LED 陣列式排列封裝，使積溫效應(yīng)更加突出，從而加大散熱難度，增加 LED路燈的失效率。 從交通安全

9、意義上來講， 由于眩光問題的存在， 在一定程度上造成交通事故率的升高。這種設(shè)計(jì)在產(chǎn)業(yè)初期是不可取的曇花一現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路。綜上所述， LED路燈的散熱設(shè)計(jì)最重要的不是要考慮路燈的散熱面積的問題，而是要著重考慮散熱結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境的要求。如采用分體式設(shè)計(jì)(見圖 7)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 7A 為遮蓋在燈體上部的遮蓋罩，B 為 LED路燈及散熱結(jié)構(gòu)體，C 為散熱結(jié)構(gòu)橫紋( 注意一定是橫紋，不能設(shè)計(jì)成縱紋) 。 ( 由于本人作圖能力較差，請諒解。)A 是用來防止灰塵的沉積，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)在于A 的底部寬度一定要小于B 的寬度，而且在B 上要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，配合A 和 B 之間的差額，以利于灰塵清理和減少A 對熱對流的影響。在 A 的內(nèi)表面做黑色氧化處理，以利于更好的吸熱。控制A 和 B 之間的距離，以減少A熱對流的影響。 這種設(shè)計(jì)思想是沿用原有的設(shè)計(jì)思路， 盡可能的減少灰塵在散熱結(jié)構(gòu)上的沉積，從而優(yōu)化散熱效果 ;A 采用黑色內(nèi)表面涂層，加