淺談大功率LED燈具的散熱結構設計

陳寒冰

常州檢驗檢測標準認證研究院 江蘇常州 213164

自從愛迪生發明燈泡之后，世界上的照明技術就在不斷的發生變革，而LED燈的出現，就是照明領域又一次的偉大變革，LED燈在光能轉化率上優異的表現，改變了人們對于燈具照明的認識，可以說正是因為LED燈的出現，讓我們的城市夜間生活變得更加豐富多彩。但是大功率的LED燈照明，依舊需要擁有配套的散熱裝置，本文主要是研究在當前LED燈發展的基礎上，對于如何在燈具的結構設計中，實現對于散熱性能的良性發展提供一些淺顯的意見，期望可以給相關人員帶來一些幫助。

1 大功率LED燈具壽命受溫度影響

LED燈壽命一般較長，因為其在工作中發熱功率較低，工作環境較為穩定，所以在壽命上有著良好的表現。但是對于大型的LED燈而言，在實際的工作中，如果沒有良好的散熱設計，同樣會在工作中積攢過大的工作余熱，從而嚴重降低LED燈的壽命。一般而言，大功率LED燈在工作中，主要是因為溫度會對電極引線、環氧樹脂、芯片等各種部件進行影響，從而使得整個系統在工作中，因為某一部件損害，進而影響整個結構，難以完成工作要求[1]。為此，在LED燈的設計中，尤其是對于溫度有著較高要求的大功率LED燈的設計中，則需要對不同材料的熱系數進行控制，也就是保證所有燈具設計中所使用材料的熱系數可以保持一致的情況下，必然就可以讓大型LED燈在工作中，工作性能持久而穩定。

2 LED燈具散熱器

從熱傳遞的本質上進行分析，可以發現熱傳遞就是一個能量釋放的過程，但是相比較于彈簧彈性勢能、重力勢能的釋放不同，熱傳遞是一個微觀過程，也就是能量沖擊分子中進行能源傳遞，即高能量分子傳遞給低能量分子[2]。一般而言，將熱傳遞分為輻射、對流、熱傳導。在大功率LED燈的散熱結構的設計中，主要是將重視燈具在設計時是否滿足熱輻射和對流的需求，也就是燈具的設計必須要更多考慮如何將多余的熱量傳遞到周圍的空氣中，從而實現對于LED燈散熱的需求。

3 設計優化散熱器

在當前的大部分LED燈的使用中，大功率LED燈其電流主要集中在350mA、700mA、1A 。所以在進行LED燈的燈具結構設計時，必然考慮到當前大功率LED燈的各種電流流量的設計，也就是從LED燈的內部芯片首先進行分析，為了增加散熱器的壽命，減少熱量聚集對于LED燈控制系統的影響，就需要對于LED燈芯片部分的散熱結構進行優化，保證在最大功率下，LED燈依舊可以滿足工作的需求。

3.1 LED燈具散熱設計方法的選擇

關于LED燈在設計中實現對于散熱能力的最優化分析，則需要對燈具的散熱能力分析，在實際工作中，為了增加工作效率，減少不同需求的大型LED燈因為工作需求對于燈具的要求，就需要采用流體動力軟件，進行相應的仿真測試，在軟件下，所進行的仿真測試，可以 有效的對燈具在不同形狀和設計方式下，散熱能力和散熱過程進行模擬，從而讓散熱器的工作性能更加的符合LED燈工作的需求[3]。

3.2 自然冷卻散熱器設計

隨著我國經濟的發展，當前對于大型LED燈的需求也越來越高，所以在針對大型LED燈的散熱結構設計中，需要不斷的進行創新，如此才可以滿足市場發展對于燈具的需求。一般情況下，科學設計散熱就可以滿足散熱需求，但是為了更好的滿足在正常工作情況下的自然三人器設計，就需要增加散熱器表面的自然散熱設計，也就是在燈具的設計中，充分考慮自然冷區邊界溫度對于散熱的影響。

4 PCB板加散熱片

很多情況下，LED燈在工作中，聚集有大量的熱量的部位往往不在于發光部位，而是在LED燈具的控制位置。具體而言，就是在LED燈的設計中，需要從各個角度對于散熱能力進行分析，在上文的內容中已經對不同部件的熱系數進行了相應的分析，從中不難看出，在LED燈具的設計中，必然要重視關于不同部位的熱量控制的需求。為了更好的保證LED燈在工作中可以滿足pcb板的散熱需求，則可以在燈具的設計中實現關于散熱片的添加。添加的散熱片需要考慮到整個燈具的設計方式，因為散熱片動工作原理在于進行相應熱輻射，也就是需要對熱阻進行控制。這種設計方式對于大型LED燈在工作中，因為各種原因，使得PCB板溫度上升，從而就可以利用散熱板，對這一情況進行控制，保證LED燈可以正常工作。

5 結語

高安全性、長壽面、應用靈活、環保、節能、高效等是發光二極管的優點，L E D 技術在不斷的應用與實踐中取得了進步，但L E D產品熱量的快 速聚集的問題限制了大功率L E D 發展，為致力于大功率L E D 光效及使用壽命的延長等問題，簡要分析大功率L E D 燈具散熱結構。通過對LED燈在工作中需求進行分析，可以明顯的發現大型的LED燈在工作中對于散熱有著極高的需求，也就是需要相關的工作人員，在應對燈具的設計上，需要充分考慮整個系統的散熱能力，在選擇各種零件時，盡量考量內部材料的熱系數，利用良好的熱系數設置，保證整個燈具的設計可以盡量實現科學合理。