室內LED照明燈具的5類(lèi)散熱器對比

　　目前LED照明燈具的最大技術(shù)難題就是散熱問(wèn)題，散熱不暢導致LED驅動(dòng)電源、電解電容器都成了LED照明燈具進(jìn)一步發(fā)展的短板，LED光源早衰的緣由。在使用LVLED光源的燈具方案中，由于LED光源工作在低電壓（VF=3.2V）、大電流 （IF=300-700mA）的工作狀態(tài)，發(fā)熱很厲害，傳統燈具的空間狹小，小面積的散熱器很難很快導出熱量。盡管采用了多種散熱方案，結果都不盡人意，成為LED照明燈具一道無(wú)解的難題。尋找簡(jiǎn)單易用、導熱性能好，而低成本的散熱材料始終都在努力中。

　　目前LED光源在上電后，大約30%電能轉化為光能，其余的轉化成熱能因此要將這么多的熱能盡快導出是LED燈具結構設計的關(guān)鍵技術(shù)，熱能需要通過(guò)熱傳導、熱對流、熱輻射才能散發(fā)。只有盡快導出熱量才能有效降低LED燈具內的腔體溫度，才能保護電源不在持久的高溫環(huán)境下工作，才能避免LED光源因長(cháng)期高溫工作而發(fā)生早衰。

　　LED照明燈具的散熱途徑

　　正因為L(cháng)ED光源自身沒(méi)有紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)，因此LED光源自身沒(méi)有輻射散熱功能，LED照明燈具的散熱途徑只能通過(guò)與LED燈珠板密切組合的散熱器來(lái)導出熱量。散熱器必須具備熱傳導、熱對流、熱輻射的功能。

　　任何散熱器，除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導到散熱器的表面，最主要的還是要靠對流和輻射把熱量散發(fā)到空氣中去。導熱只解決了傳熱的途徑，而熱對流是散熱器的主要功能，散熱性能主要由散熱面積、形狀、自然對流強度的能力決定，熱輻射只是輔助的作用。一般來(lái)說(shuō)，如果熱量從熱源到散熱器表面的距離小于 5mm，那么只要材料導熱系數大于5時(shí)，其熱量就可導出，其余散熱就必須由熱對流來(lái)主導的了。

　　大多數的LED照明光源仍然使用低電壓 （VF=3.2V）、大電流（IF=200-700mA）的LED燈珠，由于工作時(shí)熱量高，必須使用導熱系數較高的鋁合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、沖壓鋁散熱器。壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術(shù)，將液態(tài)鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機的入料口，經(jīng)壓鑄機壓鑄，鑄造出事先設計模具限定的形狀散熱器。

　　壓鑄鋁散熱器

　　生產(chǎn)成本可控，散熱翼無(wú)法做薄，很難使散熱面積最大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12。

　　擠壓鋁散熱器

　　是將液態(tài)鋁通過(guò)固定的模具擠壓成型，然后將棒材通過(guò)機加工切割成需要的形狀的散熱器，后期加工成本較高。擠壓鋁散熱器如圖3所示。散熱翼可以做得很多很薄，散熱面積得到最大的擴展，散熱翼工作時(shí)自動(dòng)形成空氣對流擴散熱量，散熱效果較好。常用材料是AL6061和AL6063。

　　沖壓鋁散熱器

　　是通過(guò)沖床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材沖壓、拉升，使之成為杯筒型的散熱器，沖壓成型的散熱器內外周邊平滑，因無(wú)翼而散熱面積有限。常用鋁合金材料是5052、6061、6063。沖壓件質(zhì)量很小，材料利用率高，是一種低成本方案。

　　鋁合金散熱器的導熱是比較理想的，比較適用于隔離的開(kāi)關(guān)恒流電源。對于非隔離開(kāi)關(guān)恒流電源來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)燈具的結構設計做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離，才能通過(guò)CE或UL認證。

　　塑包鋁散熱器

　　是一種導熱塑料外殼鋁芯的散熱器。導熱塑料與鋁散熱芯在注塑機上一次成型，鋁散熱芯做埋件，需要預先進(jìn)行機械加工。LED燈珠的熱量通過(guò)鋁散熱芯快速傳導給導熱塑料，導熱塑料利用它的多翼形成空氣對流散熱，利用它的表面輻射部分熱量。

　　塑包鋁散熱器一般利用導熱塑料本來(lái)的顏色白色和黑色，黑色塑料的塑包鋁散熱器的輻射散熱效果更好一點(diǎn)。導熱塑料一種熱塑性材料，材料的流動(dòng)性、密度、韌性、強度都易于注塑成型，具有很好的耐冷熱沖擊循環(huán)特性，絕緣性能優(yōu)良。導熱塑料輻射系數優(yōu)于普通的金屬材料。導熱塑料密度比壓鑄鋁和陶瓷小40%，同樣形狀的散熱器，塑包鋁的重量可減少將近三分之一；與全鋁散熱器相比較加工成本低，加工周期短，加工溫度低；成品不易碎；客戶(hù)自備注塑機可進(jìn)行燈具差異化外形設計生產(chǎn)。塑包鋁散熱器絕緣性能好，容易通過(guò)安規。

　　高導熱塑料散熱器

　　高導熱塑料散熱器最近發(fā)展很快，高導熱塑料散熱器一種全塑料的散熱器，它的導熱系數比普通塑料高幾十倍，達2-9w/mk，具有優(yōu)異的熱傳導、熱輻射能力；可應用于各種功率燈具的新型絕緣散熱材料，可廣泛應用于1W～200W的各類(lèi)LED燈具。

　　高導熱塑料耐壓等級可達交流6000V，適合采用非隔離開(kāi)關(guān)恒流電源、HVLED的高壓線(xiàn)性恒流電源。使這類(lèi)LED照明燈具易于通過(guò)CE、TUV、UL等嚴格安規檢測。HVLED采用高電壓（VF=35-280VDC）、小電流（IF=20-60mA）工作狀態(tài)，HVLED燈珠板的發(fā)熱因此而降低。高導熱塑料散熱器采用傳統的注塑、擠塑機均可。一次成型，成品光潔度高。大幅提升生效率，造型設計靈活度高，可充分發(fā)揮設計師的設計理念。高導熱塑料散熱器采用PLA（玉米淀粉）聚合而成，全降解、無(wú)殘留、無(wú)化學(xué)污染，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)任何重金屬污染，無(wú)污水，無(wú)廢氣，符合全球環(huán)保要求。

　　高導熱塑料散熱體內部PLA分子間密布納米級金屬離子，在高溫下可快速運動(dòng)，增加熱輻射能量。其活力優(yōu)于金屬材料散熱體。高導熱塑料散熱器耐高溫，150℃五小時(shí)不破裂，不變形，配合高壓線(xiàn)性恒流IC驅動(dòng)方案應用，無(wú)需電解電容和大體積電感，大幅提升LED整燈壽命，非隔離電源方案，效率高、成本低。特別適合日光燈管、大功率工礦燈的應用。

　　高導熱塑料散熱器可以設計很多精密的散熱翼，散熱翼可以做得很多很薄，散熱面積得到最大的擴展，散熱翼工作時(shí)自動(dòng)形成空氣對流擴散熱量，散熱效果較好。LED燈珠的熱量通過(guò)高導熱塑料直接到散熱翼，通過(guò)空氣對流和表面輻射快速散熱。

　　高導熱塑料散熱器密度要比鋁輕。鋁的密度是2700kg/m3，而塑料的密度為1420kg/m3，差不多為鋁的一半，所以同樣形狀的散熱器，塑料散熱器的重量只有鋁的1/2。而且加工簡(jiǎn)單，其成型周期可以縮短20-50%，這也就降低了成本的動(dòng)力。