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大功率LED LED散熱 led散熱器
    所謂led(Light-emitting Diode的縮寫) 燈是指采用半導體發(fā)光二較管技術做為發(fā)光源的一種新型環(huán)保照明產品。LED 燈具有省電節(jié)能，易控制、免維護、安全環(huán)保、使用壽命長等特點，其使用壽命可達50,000-100,000小時，遠超過傳統(tǒng)鎢絲燈泡的 1,000 小時及螢光燈管的10,000 小時。LED作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保綠色光源產品，必然是未來發(fā)展的趨勢。

　　不過目前LED燈具產品尚有不足，除價格較高外，發(fā)光效率偏低，工作時會產生較多的熱量，需要散熱器將熱量導出并散發(fā)到環(huán)境中，否則將會影響LED的壽命甚至無法工作。

　　一. 普通照明大功率LED燈具(1W以上)介紹

　　1. 常見類型——球泡燈、射燈、蠟燭燈、管燈、吸頂燈、路燈、車燈等，并根據(jù)接口的規(guī)格不同有很多型號(部分燈具樣品如下圖)：

　　2.構成——通常包括燈罩、LED燈板、散熱器、驅動電源、接口、絕緣膠或套(一般用于金屬散熱器)等(如下圖示)：

　　二.LED散熱器的作用及工作原理介紹

　　散熱器的主要作用是將LED芯片工作中產生的熱量不斷導出并散發(fā)到環(huán)境中，使芯片的溫度保持在所要求的范圍內，從而保證LED燈能夠正常工作。散熱器的好壞主要取決于散熱器的熱阻，熱阻越小，相同條件下LED燈結溫越低，LED結溫越低，芯片使用壽命就會越長。散熱器的熱阻應該包括導熱熱阻和散熱熱阻兩部分。對于一定形狀的散熱器，導熱熱阻主要與散熱器材料的導熱系數(shù)有關，導熱系數(shù)越大，導熱熱阻越小，導熱效果越好;在一定環(huán)境條件下，散熱熱阻主要取決于散熱器的散熱面積以及散熱器表面材料的輻射系數(shù)，散熱面積越大、輻射系數(shù)越高，散熱熱阻越小，散熱效果越好。因此，LED燈具散熱器必須具有一定的散熱面積，同時制作散熱器的材料必須具有一定的的導熱性和較高的熱輻射系數(shù);另外，導熱材料本身還應具有重量輕、易加工、價格低等特點。

　　三. 常見LED散熱器不同材質介紹

　　所謂LED散熱器就是能夠將LED芯片工作中產生的熱量快速地導出并散發(fā)到環(huán)境中的一個元件，因此作為散熱器僅具有一定的散熱面積是不行的，制作散熱器的材料必須具有一定的導熱性，也就是要具有較高的熱導率，才能將芯片產生的熱量不斷導出，并較終散到環(huán)境中;當然對于導熱材料，除了導熱性外，還應當具有比重小、價格低、強度高、容易加工等特點。

　　常用材料通常包括金屬材料，無機非金屬材料和高分子材料三大類，其中高分子材料又包括塑料、橡膠、化學纖維等。導熱材料一般為金屬和部分無機非金屬材料。在常見金屬中，鋁和銅的導熱系數(shù)比較高，但銅的價格高，比重大，加工性不如鋁，而鋁質散熱器完全能滿足LED散熱的要求，因此在LED金屬散熱器中以鋁質散熱器為主，銅質散熱器并不多見，另外也有少量散熱器是鐵質的。導熱性好的無機非金屬材料加工前一般多為粉末狀，需要經(jīng)過特種工藝加工成型，加工成散熱器后基本為陶瓷狀;有些無機非金屬材料導熱系數(shù)很高又非常絕緣，但價格很高，如金剛石、氮化硼、氮化鋁等;有些雖然導熱系數(shù)高但不絕緣，類似金屬，如石墨、碳纖維等;并且將無機非金屬粉末加工成形狀復雜的陶瓷散熱器是非常困難的，因此，雖然陶瓷LED散熱器是有應用的，但存在很大的局限性，需要進一步完善和提高。高分子材料本身導熱性是比較差的，但如果將導熱性好的金屬粉末或非金屬粉末添加到塑料或橡膠中，制成導熱塑料或橡膠等，其導熱性會大幅提高。導熱橡膠因其特有的彈性，是其它導熱材料無法替代的，因此在某些領域已經(jīng)廣泛應用，但因其剛性較差，作為散熱器材料可能不太合適，目前尚未見相關報道;導熱塑料單獨或配以金屬嵌件做成的LED散熱器是較近開發(fā)成功的新一代LED散熱產品，如果設計得當，可以達到壓鑄鋁散熱器的散熱效果，并且外表面絕緣，使用更加安全，是今后LED散熱器發(fā)展的方向。下面就幾種常見不同材質的LED散熱器簡單作一介紹。

　　1.鋁質散熱器——目前較常見的LED散熱器主要是鋁質散熱器，一般包括壓鑄鋁和拉伸鋁散熱器兩種。主要原因是金屬鋁的導熱系數(shù)較高，比重小，易加工，價格便宜等。其中壓鑄鋁散熱器是目前較常用的，其導熱系數(shù)70-90W/m.K，外形較美觀，形狀可多變，價格適中;缺點是本身不絕緣，為了安全需要增加絕緣膠或套，而絕緣膠或套一般導熱較差，對散熱是不利的，同時成本也會增加。另外，壓鑄鋁散熱器模具成本高，不利于新品的開發(fā);生產過程需要消耗較多的能源，并且二次加工成本偏大。拉伸鋁散熱器導熱系數(shù)200W/m.K左右，導熱很好，一次加工成本較低，但往往需要二次加工，二次加工成本較高，而且形式較單一，同樣需要增加絕緣處理，目前主要用于路燈及非常大功率的室內LED照明。

　　2.導熱塑料散熱器——由國外幾家大公司開發(fā)出的導熱塑料LED燈具散熱器，不僅解決了鋁質散熱器本身不絕緣的問題，而且散熱器的重量也有所減輕。目前生產LED散熱器導熱塑料的公司主要有荷蘭的帝斯曼，美國的SABIC，日本的 東麗公司等。導熱塑料主要是由尼龍、PBT等耐熱性好的塑料加入高導熱的無機填料，如氮化鋁、氮化硼等組成;其本身導熱系數(shù)并不是很高，一般只有1-6W/m.K左右，用導熱塑料單獨制成的LED散熱器散熱性也不是很好，只能用于較小功率的LED產品，因此實際上導熱塑料散熱器一般是由導熱塑料和內嵌鋁件兩部分組成。鋁件采用沖壓鋁材，導熱系數(shù)200W/m.K以上，這種鋁塑復合散熱器的散熱性甚至可以與壓鑄鋁散熱器的散熱效果接近或相當，加工也相對容易。但是，現(xiàn)有導熱塑料的售價是相當高的，，制成散熱器的價格也比壓鑄鋁散熱器高，雖然在一些生產LED燈具的大公司如飛利浦公司等有一定應用，但近期是無法大量替代鋁質散熱器的。