導(dǎo)流散熱型LED燈的熱分析與試驗研究

王 祥，吳清文，楊獻偉，高建國，黃 勇，徐振邦

（1.中國科學(xué)院 長春光學(xué)精密機械與物理研究所，吉林 長春130033；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100039；3.都江堰光明光電材料有限責(zé)任公司，四川 成都610000）

引言

發(fā)光二極管（LED）是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導(dǎo)體器件，因為它壽命長（約是熒光燈的5倍）、光效高（約是熒光燈的10倍）、功耗低（同樣照明效果的情況下，耗電量僅是熒光燈的一半），因而被廣泛應(yīng)用于LED節(jié)能燈的領(lǐng)域［1］，然而，LED散熱問題一直阻礙它的大力發(fā)展。目前LED的電光轉(zhuǎn)換率能夠達到15%～35%，其余65%～85%均轉(zhuǎn)化為熱能［2］。LED的尺寸比較小，僅為1mm×1mm～2.5mm×2.5mm，熱流密度高達100W／cm2，屬于高熱流密度器件［3］。而LED燈的溫度過高會帶來很多問題，諸如光輸出降低、發(fā)射的光波發(fā)生紅移、色溫和顯色系數(shù)發(fā)生變化、壽命按指數(shù)縮短和器件穩(wěn)定性降低［4］等。因此若想提高LED燈的使用壽命和穩(wěn)定性，需要有效解決LED燈的散熱問題。目前業(yè)界對于大功率LED光源產(chǎn)品的散熱一般采用固體傳導(dǎo)式散熱。散熱片采用大量的鋁、鋅合金等材質(zhì)進行沖壓或壓鑄制作；熱管、納米傳熱技術(shù)、微通道、風(fēng)扇等主動散熱技術(shù)也多被采用［5］。雖然上述方法在一定程度上都能夠起到散熱的目的，但無論哪種散熱方式，都提高了制造難度，增加了生產(chǎn)成本，并且產(chǎn)品設(shè)計上也存在諸多掣肘。由于自然對流自身有安全、經(jīng)濟、無噪音等優(yōu)點，非常適合于LED燈的散熱，本文研究的LED燈主要依靠自然對流的方式進行散熱。通過在燈杯體四周開設(shè)多組對流孔的形式來提高散熱能力，這種散熱方式能夠簡化燈體結(jié)構(gòu)、提高制造工藝性，明顯降低成本。……