熱管在LED路燈中的應用

摘 要：散熱問題采用熱管散熱，其傳導熱量的速度高出傳統金屬幾十到上百倍，它能迅速將LED產生的熱量以最快的方式傳到別處，這比其它任何方法都要快捷有效，撐開了大功率LED散熱的瓶頸。可以預見的是，世人將會享受到應用熱管散熱器散熱的超亮度LED的光明。

關鍵詞：LED；熱管；路燈

引言

LED照明行業是一個新興的行業，它以其獨特的優點（壽命長、節約能源、亮度高）深受人們的青睞，被稱為是21世紀照明領域的一場革命。LED器件產品應用到路燈上，有其獨特的特點以及一些列需要解決的技術問題：散熱、恒流驅動、配光等。

1 熱管在LED路燈中應用設計

1.1 應用對比

我們都知道熱的傳遞方式有三種：傳導、對流與輻射，任何的散熱設計都是這幾種方式的綜合應用。目前行業內常用的散熱方法主要有以下三種：

1.1.1 自然散熱。這種散熱形式大多采用型材散熱器，不同材料的熱傳導系數是不一樣，金銀銅是最好的導熱材料，但是其價格非常的昂貴。目前鋁型材散熱器在市場上占有很大的份額，燈芯直接安裝在鋁型材平板上，通過接觸把熱量傳導到鋁型材散熱器上，再通過散熱器齒片將熱量散到空氣中去。特點：成本低、燈具重量較重、結構設計要求高、散熱散熱效果并不理想、存在安全隱患。

1.1.2 強制對流散熱。裝風扇強制散熱方式的散熱效果一般情況下較好，但另一方面，浪費電能，系統復雜增加成本，增大故障率的天然缺陷無疑也限制了這種方法的應用。

1.1.3 熱管散熱。這是目前效果最好而且性能穩定的散熱裝置，其傳導熱量的速度高出傳統金屬幾十到上百倍，這一特點對LED來說再好不過，它能迅速將LED產生的熱量以最快的方式傳到別處，這比其它任何方法都要快捷有效，缺點是成本較高，若我們實現熱管散熱的標準化、模組化后，其成本也將不是問題。

綜合比較散熱效果、成本、應用形式等我們認為熱管散熱將是解決LED燈具散熱問題的可行之法。

1.2 應用設計

熱管散熱的原理是一種利用相變過程中要吸收/散發熱量的性質來進行冷卻的技術。將不同形狀的熱管與LED控制系統中的電子元器件及其他發熱元件有機地組合成一體，利用熱管內工作介質（傳熱流體）發生相變傳輸熱量。這種相變循環不消耗其它能源、傳熱效率極高，比傳熱好的金、銀、銅、鋁等高出幾十至幾百倍。因此，該技術是一種高效、節能、環保型的無源技術。

從使用角度看，熱管具有熱傳遞速度極快的優點，安裝至散熱器中可以有效的降低熱阻值，增加散熱效率。熱管，又稱“熱之超導體”，其核心作用是導熱。它通過在全封閉真空管內工質的汽、液相變來傳遞熱量，具有極高的導熱性，高達純銅導熱能力的上百倍。

從技術角度看，熱管的核心作用提高熱傳遞的效率，將熱量快速從熱源帶離，而非一般意義上所說的“散熱”——這則涵括與外界環境進行熱交換的過程。熱管的工作原理很簡單，熱管分為蒸發受熱端和冷凝端兩部分。受熱端受熱時，管壁周圍液體汽化，產生蒸氣，此時這部分壓力變大，蒸氣向冷凝端流動，到達冷凝端后冷凝成液體，同時放出熱量，最后借助毛細力回到受熱端完成一次循環。

結構組成：2根熱管與17片散熱片串接在一起，形成散熱模組，然后再將散熱模組用回流焊的方法焊接到路燈底板上，從而形成LED路燈產品的散熱器。利用導熱管超快速的導熱能力，利用鋁散熱片大面積與空氣對流散熱的原理，讓熱量快速傳導到空氣中。對于不同瓦數的路燈我們焊接的模組數量不同，例如60W的LED路燈在其底板背面焊接2個模組，100W路燈焊接4個散熱器模組，160W焊接6個散熱模組。如圖1。

3 熱管散熱器特點

熱管散熱器是傳統散熱方式的更新換代，是當今散熱領域的最高技術水平，它是熱管超導換熱領域的前沿技術，也是繼太空熱管、熱核熱管之后的又一熱管應用領域的尖端技術，具有其他任何同類產品不可比擬的卓越性能：

①體積小。滿足LED控制系統小型化，集成化的需要；②散熱功率大。滿足LED大功率的散熱需要；③散熱效率高。散熱裝置熱阻極小，在有限的空間內能迅速地散發出更多的熱量，保證裝置和器件長期在低溫環境中工作；④成本低。設備的一次性投資遠遠低于同等功率水平的型材散熱裝置成本，而且使用壽命達二十年以上。且無人值守，安裝后不用任何看護，節省人力、物力、財力，運行成本低；⑤免維護。產品為一套堅實牢固的、用金屬制作整體。除人為破壞外，使用中不可能自然損壞，永遠不需要養護、維修；⑥節省能源。本產品的熱傳導是靠熱管內部的壓力差為動力，而不需要附加外部動力；⑦節省資源。由于體積小，設備占用空間小。

熱管散熱器應用在路燈中的其他特點：

①燈具結構簡單；②燈具重量輕；③散熱模組數量可以隨功率增減變化；④燈具造型多樣。

4 結束語

熱管散熱器應用于LED燈具產品中，實現了標準化、模塊化設計，從而降低了LED路燈生產成本；解決了LED路燈、隧道燈等大功率及超大功率的散熱難題，撐開了大功率LED散熱的瓶頸，可以預見的是，世人將會享受到應用熱管散熱器散熱的超亮度LED的光明。

作為照明器具，LED燈具散熱器在燈具設計環節中屬于最重要的一個環節，它直接關系到燈具設計的水平與成敗，進而影響到工程應用的效果，所以必須認真對待。本文依據相關國家標準及參照本公司產品特點，設計出熱管散熱器，找到了一條實際可行的LED燈具散熱方法，為LED燈具的散熱有效可行的途徑，有助于推進更加自主的燈具散熱研究工作，也為企業發展奠定了良好的技術基礎。