大功率LED灯具散热的优化设计

沈柏浩（南方电网综合能源有限公司，广东广州 510300）



大功率LED灯具散热的优化设计

沈柏浩
（南方电网综合能源有限公司，广东广州 510300）

【摘要】随着改革开放的不断深化，我国的经济突飞猛进，科学技术水平显著提高，各行各业相继得到发展。在相关专业人员的不断探讨下，发光二极管LED作为一种新型的照明绿色光源受到了人们的喜爱。相对于传统的白炽灯、日光灯来说，其具有省电环保且体积较小的特点。伴随着时代的发展，科技的进步，LED灯具虽然取得了一定的成绩，但其本身还存在不足，拥有较大的进步空间。本文通过对LED的结构设计分析，进而探讨其散热结构的设计，期望能将大功率LED灯具的优势进一步的发挥出来，使其应用在更多领域。

【关键词】大功率 LED灯具 散热

LED灯具以其独特的技术优势为照明领域带来了翻天覆地的变化，受到了越来越多的关注，被应用在各个领域。但大功率LED灯具在为人们的生活带来便利的同时，其自身也存在着不足。LED灯具的使用寿命与其散热功能息息相关，对散热器结构的设计时整个LED灯具的散热功能发挥的关键，科学先进的散热结构能够使LED的散热功能最大化的发挥出来，进而延长LED的使用寿命，使其更加的节能环保。因此，本文对大功率LED灯具的的散热结构的设计探讨有着重要的现实意义。

1 温度对大功率LED灯具的影响

大功率LED灯具虽然具有很多的优点，但其与传统的灯具一样，其功能发挥、寿命长短也会受到温度的影响。在高温影响下，其电极引线、芯片等方面都会失去作用。电极引线具有较强的震动承受能力，但在高温条件下，芯片材料以及电极引线的热膨胀系数存在差异，变形程度也不同，进而导致环氧树脂失效［1］。LED灯具使用寿面要想提高，就必须使用具有相近热系数的材料。

2 对LED灯具的散热结构设计

2.1 对流环境进一步改善

较为常用的对流散热的方式主要有两种，一种是自然对流；另一种是强制对流。对于小功率的LED灯具来说，通过自然对流就可以满足其散热需求。但对于大功率LED灯具来说，自然对流是远远不够的，需要对对流环境进行改善，进而增强其散热功能。改善对流环境的方式有很多，例如，将散热片的形状进行改变，进而对空气层流状态造成破坏、加装风扇等。

2.2 优化散热器结构

2.2.1 选择合适的散热器材料

在散热器材料的选择方面首先要考虑的就是材料的热导能力、材料的价格以及工艺性等。热导系数对热导能力有着重要的影响。热导系数越大，则热导的能力也就越强。在具有金属性质的材料中，热导系数较高的应属钻石以及银，但其价格昂贵；纯铜次之，但对其加工具有一定的困难；而纯铝的硬度不够，不易切削加工。因此，散热器的材料一般选取铝合金［2］。铝合金具有加工性能好，重量较轻、成本不高且对表面的处理较为容易等优点。

2.2.2 对散热器翅片的设计

散热面积就是暴露在环境之中是所有表面积之和。散热器的散热面积越大，则热容量也就越大。翅片高度与翅片之间的间距不同，产生的对流面面积也不同。散热器的翅片数量越多，散热变面积越大，其热量也就散发的越快。翅片数量的增加能够对灯具温度进行有效降低，但是翅片个数并不是随便增加，其受加工工艺的限制。如若翅片布局较密，则对流不能有效进行，进而导致散热效果不理想。一般来说，翅片数量不宜超过40片［3］。

2.2.3 散热器的翅片高度与厚度

散热器翅片的厚度对灯具温度的影响不大，其厚度增加并不能将翅片的散热面积增加，相反会将散热器的重量增加，进而提高成本。据以往工艺经验，翅片的厚度在大于1毫米的前提下，最大程度的将散热器的厚度减小。而对于翅片的高度来说，适当的高度可以将散热器的散热功能进一步提高，但盲目增加翅片的高度也会使得LED灯具的重量增加，不利于LED的应用。

2.3 散热器的表面处理设计

对散热器的表面处理的方法也对散热器功能的发挥有着重要的影响。经过相关实验显示，表面处理采取黑色的阳极氧化比白色的喷粉处理的散热效果要好一些。这是由于黑色的阳极氧化表面的辐射率要优于白色喷粉表面，辐射通过红外波的形式将部分热量带走，进而有利于灯具的散热。

3 结语

对LED灯具的散热效果进行合理的优化，能够进一步提升LED灯具的整体功能，并将其使用寿命延长。LED灯具具有安全性高、环保性强等优势，相信在未来会被投入更多的领域中。本文主要对大功率LED灯具的散热结构进行分析，并将其结构设计进一步优化。期望通过本文的探讨，能够为LED散热问题的解决提供有力参考，进而提升其经济效益。

参考文献：

［1］庄四祥，张跃宗，梁鸣娟.大功率LED路灯的散热结构设计和参数优化［J］.电子设计工程，2011，03（04）：66-69.

［2］张光辉.大功率LED照明灯具的配光与散热的研究［J］.电子世界，2013，07（23）：22-23.

［3］张创明，王昌耀，刘文华.大功率LED户外壁灯的热分析与散热设计［J］.中国照明电器，2013，02（04）：16-19.

作者简介：沈柏浩（1985—），男，汉族，广东佛山南海人，职务：产品工程师，学位：工程学士，研究方向：LED灯具。