大功率LED灯散热器介绍[2]

　　3.散热器(到环境)的总热阻

　　散热器的总热阻等于散热器本身导热热阻加上散热器表面到环境的散热热阻，散热器到环境的热阻可通过以下公式计算：

　　R3=R1+R2=(T1-T3)/a.W ⑺

　　通过前面的分析可以知道，影响散热器总热阻的因素可以概括如下：

　　⑴.散热器本身参数的影响：散热器平均传热距离越短，散热器热阻越小;散热器平均传热面积越大，散热器热阻越小;散热器材料导热系数越大，散热器热阻越小;散热器散热面积越大，散热器热阻越小;散热器表面材料的辐射系数越大，散热器热阻越小

　　⑵.对流系数的影响：散热器周围环境通风越好，自然对流系数越大，散热器热阻越小

　　⑶.产热功率的影响：同一散热器，同样环境下，实际产热功率越大，散热器的热阻反而略有减小。

　　所以散热器的总热阻不仅与散热器的散热面积、几何尺寸、表面材料的辐射系数等自身因素有关，还受LED的产热功率以及周围环境的对流系数等外部因素的影响，并不是一个恒定的数值。但一般来说，在自然对流情况下对流系数变化并不大，正常情况下LED产热功率的变化也不会太大，对热阻的影响应该很小。为便于分析和计算，我们在应用时可近似认为散热器的总热阻是一定的。

　　五.散热器散热性测试方法介绍

　　在此选择形状相近的压铸铝和Thertrans导热塑料两款散热器进行测试，并对测试结果进行分析、对比。

　　1. 实验设备

　　四通道温度测试仪——精度0.1℃

　　感温线

　　数显温度计

　　电脑

　　2. 测试样品

　　⑴ A19压铸铝散热器——市购(表面喷白漆)

　　⑵ TR-E101W Thertrans导热塑散热器(内置铝套)——上海合复复合材料科技公司(表面喷白漆)

　　以上两款散热器尺寸基本相同，散热面积相当，如下图示

　　3. 测试灯源——六颗灯珠(串联)LED(发光效率20%左右)

　　4.测试电源——5W直流驱动电源(测试时置于散热器外部)

　　5.温度计量点

　　* LED灯角温度——感温线与灯角锡焊(近似等同于结温)

　　* 铝基板下端面温度——感温线与铝基板螺丝连接(近似与铝基板接触点散热器温度)

　　* 散热器外表面叶片温度——感温线与叶片铁夹固定(位置固定)

　　* 环境温度——感温线自然放置

　　如下图：

　　6.测量方法

　　首先，将测温仪、LED灯板、电源、散热器、电脑、感温线等按要求连接好，接通电源并开始测温，每组实验，待温度曲线相对稳定一定时间后，保存测试曲线和数据，并做好记录。每组实验至少测量三组数据，最后取平均值。

　　7.测试结果

　　A. 压铸铝散热器测试结果及曲线(纵轴为温度，横轴为时间)：

　　B.Thertrans导热塑料测试结果及曲线(纵轴为温度，横轴为时间)：

　　8.结果分析

　　从以上测试结果可以看出，A19压铸铝散热器灯角温度63.1℃，环境温度27.1℃;TR-E101W Thertrans导热塑散热器灯角温度62.4℃，环境温度27.9℃。下面我们再用公式 ⑺ 计算一下两款散热器的热阻，压铸铝散热器的热阻R1=(63.1—27.1)/(5×0.8)=9℃/W，Thertrans导热塑料散热器的热R2=(62.4—27.9)/(5×0.8)=8.6 ℃/W(由于散热器表面平均温度很难测定，在此无法准确计算散热器的导热热阻和散热热阻)。通过以上分析可以说明，相同形状的导热塑Thertrans料散热器与压铸铝散热器散热效果可以做到相当或略好。另外，从散热器图片可以看出压铸铝散热器因为本身不绝缘，需要另外增加绝缘塑料套，而导热塑料散热器因为本身绝缘可以不用另外绝缘处理，因此更便于使用，也更安全。

　　六.LED散热器的选型及设计要点介绍

　　要想设计或选择一款合适的散热器产品，不但要保证散热器的外型美观、易加工、价格低，更重要的是要满足LED芯片的散热要求，使LED工作温度保持在规定的范围内。

　　首先我们了解一下影响LED灯结温的因素。根据我们的经验，对影响LED结温的因素进行了如下归纳，供大家参考：

　　1. LED灯板——

　　LED灯功率：功率越大结温越高

　　芯片发光效率：同样功率，芯片发光效率越高，产热越少，结温越低

　　灯珠数量及分布：同样功率，铝基板越大，灯珠越多，分布越均匀，结温越低

　　2. LED铝基板与散热器的连接(铝基板与散热器之间的热阻)——

　　铝板：铝基板与散热器直接相连比铝基板加铝板(如铝基板太小，无法与散热器直接相连，需外加铝板)再与散热器相连的LED结温低;铝板、铝基板表面平整度越好一般结温越低

　　连接方式：在机械连接情况下涂少量导热硅脂，LED结温一般要低

　　3. 散热器——散热器热阻越小LED结温越低
　　4.环境温度——环境温度越低LED结温也越低

　　从以上影响因素可以看出要想降低LED灯的结温，首先要选择合适的灯板，在功率一定的情况下，LED芯片发光效率越高，工作时产生的热量越少，因此尽量选用发光效率高的芯片制作的灯板。在灯板和驱动功率确定的情况下，除优化连接方式外，影响LED结温最主要的因素就是所选散热器的热阻大小，散热器的热阻越小，LED的结温越低，灯具的使用寿命越长。关于散热器热阻的影响因素前文已经进行了详细的介绍，用户可以根据自己的实际要求并与散热器厂家进行沟通，应用散热器热阻的知识经过合理的分析及自身的经验，最好建立一套合理的数理模型，选择或设计出一款比较合适的LED散热器产品。

　　参考文献：
　　⑴ 徐贵平.大功率LED散热器导热、散热机理分析.高工LED，2010-09 P72—76