淺析LED燈具發(fā)熱及散熱涂料應(yīng)用
文章來(lái)源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-08-15
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與以往使用的白熾燈和熒光燈不同,，它們的能量損失雖大，但是大部分能量都是通過紅外線直接放射出去,，光源的發(fā)熱少,；而LED，除了作為可視光消耗的能量,，其它能量都轉(zhuǎn)換成了熱,。又由于近年來(lái)，電子產(chǎn)品逐漸向高密度,， led商業(yè)照明,，高集成度發(fā)展，恒光,，LED產(chǎn)品也不例外,，所以解決LED散熱問題成為當(dāng)今提高LED性能，醫(yī)院led照明,，發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)的主要問題,。
LED發(fā)熱的原因：
LED發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿]有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能,。LED的光效目前只有100lm/W,，其電光轉(zhuǎn)換效率大約只有20~30%左右。也就是說大約70%的電能都變成了熱能,。
具體來(lái)說,，LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個(gè)因素所引起的：
內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復(fù)合時(shí),，并不能100%都產(chǎn)生光子,，照明產(chǎn)品，通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復(fù)合率降低,。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率,，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分,，因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90%,。
內(nèi)部產(chǎn)生的光子無(wú)法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的,，因?yàn)槟壳斑@種稱為外部量子效率只有30%左右,，技術(shù)資訊，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了,。
就如前文所說雖然白熾燈的光效很低,，綠色照明，只有15lm/W左右,，但是它幾乎將所有的電能都轉(zhuǎn)化為光能而輻射出去,，因?yàn)榇蟛糠值妮椛淠苁羌t外線,，所以光效很低，但是卻免除了散熱的問題,。
LED的散熱解決方式：
解決LED的散熱,，主要從兩個(gè)方面入手，封裝前與封裝后,，LED照明品牌，可以理解為L(zhǎng)ED芯片散熱與LED燈具散熱,。Led芯片散熱主要與襯底和電路的選擇與工藝有關(guān),，本文暫不闡述。本文主要介紹Led燈具的散熱,，因?yàn)槿魏蜭ED都會(huì)制成燈具,，所以LED芯片所產(chǎn)生的熱量最后總是通過燈具的外殼散到空氣中去。如果散熱不好,，道路照明,，企業(yè)資訊，因?yàn)長(zhǎng)ED芯片的熱容量很小,，綠色照明,，一點(diǎn)點(diǎn)熱量的積累就會(huì)使得芯片的結(jié)溫迅速提高，工程照明,， led亮化工程,，如果長(zhǎng)時(shí)期工作在高溫的狀態(tài)，它的壽命就會(huì)很快縮短,。然而這些熱量要能夠真正引導(dǎo)出芯片到達(dá)外部空氣,，要經(jīng)過很多途徑。具體來(lái)說,，LED芯片所產(chǎn)生的熱,，從它的金屬散熱塊出來(lái)，先經(jīng)過焊料到鋁基板的PCB,，室外照明,，再通過導(dǎo)熱膠才到鋁散熱器。所以LED燈具的散熱實(shí)際上包括導(dǎo)熱和散熱兩個(gè)部分,。
然而LED燈殼散熱依據(jù)功率大小及使用場(chǎng)所,，也會(huì)有不同的選擇。現(xiàn)在主要有以下幾種散熱方法：
鋁散熱鰭片：這是最常見的散熱方式,，用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來(lái)增加散熱面積,。
導(dǎo)熱塑料殼：在塑料外殼注塑時(shí)填充導(dǎo)熱材料，增加塑料外殼導(dǎo)熱,、散熱能力,。
空氣流體力學(xué)利用燈殼外形,，制造出對(duì)流空氣，這是最低成本的加強(qiáng)散熱方式,。
風(fēng)扇燈殼內(nèi)部用長(zhǎng)壽高效風(fēng)扇加強(qiáng)散熱,，造價(jià)低，效果好,。不過要換風(fēng)扇就是麻煩些,，也不適用于戶外，這種設(shè)計(jì)較為少見,。
導(dǎo)熱管利用導(dǎo)熱管技術(shù),，將熱量由LED芯片導(dǎo)到外殼散熱鰭片。在大型燈具,，如路燈等這是常見的設(shè)計(jì),。
表面輻射散熱處理燈殼表面做輻射散熱處理，簡(jiǎn)單的就是涂抹志盛威華輻射散熱涂料,，可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面,。
以下介紹一種新型的散熱涂料：ZS-411輻射散熱降溫涂料，涂料涂層具有高熱傳導(dǎo)率和較大的散熱表面積,，同時(shí)在相當(dāng)寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(1-20μm)具有高輻射率,，可以顯著提高包括傳導(dǎo)、對(duì)流,、輻射散熱的綜合性能,。
這種涂料采用北京志盛威華化工有限公司自行研發(fā)的高性能散熱溶液，該散熱溶液具有較高的可見光和近紅外光反射率,、較高的熱紅外發(fā)射率和穩(wěn)定性等特殊性能,，質(zhì)量，同時(shí)還具有良好的物理性能,、化學(xué)性能和良好的施工性多種復(fù)合性,，恒光電器，該散熱溶液工作原理是靠無(wú)機(jī)膠體微粒(小于100納米)發(fā)生凝聚而產(chǎn)生結(jié)合力,。涂料溶液里添加納米碳管等具有較高的熱傳導(dǎo)率和發(fā)射性的材料,，能使涂層表面呈現(xiàn)宏觀光潔微觀粗糙的形貌的納米材料組元，可以大大增加散熱裝置與外界的接觸面積,，顯著提升散熱效果,。同時(shí)加入大量被電子躍遷過的多種尖晶石作為復(fù)合紅外輻射體，既增加了雜質(zhì)能級(jí),，提高了紅外輻射系數(shù),，又保持了相應(yīng)的熱穩(wěn)定性、耐熱性,。
總體來(lái)說目前LED的發(fā)光效率還是比較低,，從而引起結(jié)溫升高,，壽命降低。為了降低結(jié)溫以提高壽命就必須十分重視散熱的問題,。
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