怎樣做好LED燈具的散熱
說(shuō)到LED燈具的設(shè)計(jì)和使用，總是離不開(kāi)散熱的話題。的確，散熱對(duì)于LED來(lái)說(shuō)，實(shí)在是太重要了，因?yàn)樗苯佑绊懼ㄕf(shuō)決定也不為過(guò)）燈具的使用壽命。我們先看一下曲線圖。
從這兩個(gè)圖中可以看出，LED的指標(biāo)是隨溫度變化而大幅變化的。因此廠家平時(shí)所說(shuō)的LED壽命和光效都是有前提條件的，這些條件里最重要的一條就是“25℃”的測(cè)試溫度。這也和汽車(chē)廠家給出的百公里油耗一樣，并非在任何情況下都能達(dá)標(biāo)。這并不是廠家騙人，因?yàn)樗屑夹g(shù)指標(biāo)的測(cè)試都要有嚴(yán)格的外部條件。
LED的散熱從根源上講是為芯片散熱。因此做好從芯片到燈具外殼之間各環(huán)節(jié)的熱傳導(dǎo)，是散熱工作的基礎(chǔ)。
一.從芯片到支架的熱傳導(dǎo)
這是LED散熱的第一個(gè)環(huán)節(jié)。這一步是由LED燈珠的封裝廠來(lái)完成的。目前的做法基本上都是用膠來(lái)粘。對(duì)膠的要求主要有四點(diǎn)①熱阻要低②要耐高溫③要有足夠的粘接強(qiáng)度④溫度驟變時(shí)不開(kāi)裂。有的芯片還要求膠具有導(dǎo)電性。
現(xiàn)在用于粘芯片的膠有很多種，質(zhì)量也是參差不齊。有的LED燈珠在短時(shí)間損壞，用膠不當(dāng)或使用了劣質(zhì)膠就是原因之一。
對(duì)此，我們普通用戶(hù)難以在短時(shí)間內(nèi)鑒別優(yōu)劣，只能寄希望于正規(guī)廠家的信譽(yù)度。當(dāng)然如果時(shí)間充許，可以用滿(mǎn)功率測(cè)光衰的辦法來(lái)檢測(cè)。
二.燈珠和鋁基板之間的焊接
這是我們使用燈珠或設(shè)計(jì)燈具時(shí)應(yīng)特別注意的。對(duì)于表貼（SMD）型燈珠，應(yīng)該緊貼鋁基板。固定方式最好采用全焊接的方式。
對(duì)于只有兩個(gè)焊點(diǎn)且外型尺寸比較小的燈珠來(lái)說(shuō)貼緊焊牢即可。不要用太多的錫，以防把LED燈珠浮起來(lái)造成熱傳導(dǎo)受阻，同時(shí)也容易形成短路。對(duì)于尺寸大一些、中間帶焊盤(pán)的燈珠。
最好能把中間的焊盤(pán)一同焊牢，特別是對(duì)于”仿流明”燈珠，如有條件用回流焊，一定要做到這一點(diǎn)。但用手工操作就只能用導(dǎo)熱硅脂來(lái)散熱了，當(dāng)然，散熱效果也要大打折扣。
三.鋁基板和散熱片之間
因鋁基板很薄且深藏于燈具內(nèi)部，所以單純依靠鋁基板散熱是不靠譜的，它的作用是承上啟下。所以鋁基板和散熱器之間的導(dǎo)熱問(wèn)題，是燈具的設(shè)計(jì)和組裝中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
為保證鋁基板和散熱器緊密接觸，一般來(lái)說(shuō)要采用在二者之間涂上很薄一層導(dǎo)熱硅脂、然后用螺絲多點(diǎn)密集固定的方式。對(duì)此，很多廠家沒(méi)有引起足夠的重視。
我曾經(jīng)解剖過(guò)很多燈具。比如有的路燈，180x250的鋁基板只用了4個(gè)固定螺絲；有的吸頂燈內(nèi)，燈條只用了幾個(gè)塑料卡扣來(lái)固定，有的甚至還用了不干膠。以至于大部分鋁基板都處于懸空狀態(tài)，無(wú)法有效的將熱量傳導(dǎo)出去。這樣的燈具豈有不壞之理。
四.散熱片的選型
解決了以上三個(gè)環(huán)節(jié)，散熱器和燈殼的選型也很重要。十幾年以前，LED燈具的散熱設(shè)計(jì)正處于“百花齊放”的階段。有笨重的鑄鋁、有電風(fēng)扇、有的甚至還安裝了CPU用的熱管。
但經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展變遷，這些方法已基本上被逃迏掉了。下面就以路燈為例作一簡(jiǎn)單介紹:
（一）電風(fēng)扇，因涉及機(jī)械旋轉(zhuǎn)，可靠性差。在室外使用，大量的灰塵和昆蟲(chóng)尸體會(huì)阻塞扇葉、影響轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致電機(jī)燒毀；室內(nèi)使用，討厭的噪聲也會(huì)讓人無(wú)法忍受。
（二）鑄鋁燈殼的設(shè)計(jì)初衷很好，散熱片裸露在外，應(yīng)該是具有很好的散熱效果。但燈殼表面高低不平的散熱片會(huì)在短時(shí)間內(nèi)被灰塵填平而失去作用，另外這種燈殼的風(fēng)阻較大，也會(huì)影響到安全使用。成本高、重量大也是它的缺點(diǎn)。
（三）用熱管給燈具散熱應(yīng)該是最先進(jìn)的了。但它首先是成本高，除此之外它的使用也存在局限性。
熱管以其良好的導(dǎo)熱性能，會(huì)很快把熱量傳遞到整個(gè)散熱片，但受成本和結(jié)構(gòu)限制，散熱片不會(huì)做的很大。所以用熱管散熱通常會(huì)配置電風(fēng)扇，這又會(huì)增加成本同時(shí)也降低了可靠性。另外將熱管置于不同姿態(tài)，也會(huì)影響到散熱效果。
現(xiàn)在流行的基本上都是采用壓鑄方式制造的路燈殼。
這種燈的殼體非常薄，而且把內(nèi)部帶鰭片的散熱器和燈殼鑄為一體，既減小了熱阻也使結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。下部或周邊開(kāi)有對(duì)流孔，能起到很好的散熱作用。同時(shí)流線形的外表既美觀又能減少風(fēng)阻。市場(chǎng)占有率已趨于主導(dǎo)地位。
上面簡(jiǎn)單梳理了一下LED散熱的各主要環(huán)節(jié)。任何一步的疏忽，都會(huì)導(dǎo)致燈珠的早衰和損壞。所以在設(shè)計(jì)和使用LED燈具的過(guò)程中，應(yīng)引起我們足夠的重視。
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