夏俊峰：LED燈具散熱設計的討論

對于LED燈具的散熱，有人說(shuō)溫差大，散熱量大，所以散熱器表面溫度高好。這種說(shuō)法對，也不對。為什么會(huì )有這樣一種答案，究其原因是因為，對此不能一概而論，現實(shí)中燈具散熱的環(huán)境多種多樣，需要根據具體情況做出具體分析，而后才能確定散熱是否真的好。

　　散熱的原因不外乎兩種。一種是，將熱源的熱量傳遞給環(huán)境，對環(huán)境加熱使環(huán)境溫度升高，比如供暖系統；一種是，將熱源的熱量傳遞出去，使熱源的熱量傳遞出去，使熱源的溫度盡可能降低。比如LED的散熱。

　　對于供暖系統，需要將周?chē)h(huán)境加熱到足夠高的溫度。由于暖氣管道中熱載體是流動(dòng)的，流體單位時(shí)間與某處管道的接觸時(shí)間有限，要在單位時(shí)間內能盡量多地將熱量傳遞給暖氣片，就必須通過(guò)提高流體的溫度，即需要散熱器與空氣間存在較大的溫差。這樣的代價(jià)是，在熱遠端需要很大的能量來(lái)加熱流體，從而提高流體的溫度，以保持散熱器的溫度，不使散熱器的溫度下降，達到單位時(shí)間向空間環(huán)境傳遞較大熱量的目的。如果散熱器端的溫度不足，就需要不斷地加大熱源端的功率來(lái)保證。

　　而LED產(chǎn)品的散熱，與暖通散熱的目的有所不同。電子散熱的目的，不是以保持散熱器的溫度為目標，也不是以加熱環(huán)境溫度為目的，而是以降低熱源的溫度為目的。因為有了散熱，LED的溫度才可能降低，LED產(chǎn)品才能正常工作。因為要達到目的與供暖系統截然不同，所以散熱器的溫度自然也不會(huì )高。對于LED燈具及其他產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，良好的散熱設計，熱平衡后，熱源與散熱器的溫差要小，散熱器與空間的溫差也要小。

　　散熱設計，其實(shí)也是一個(gè)辯證思維的過(guò)程。在設計過(guò)程中，絕不能片面地看散熱的有關(guān)公式中散熱量與溫度或溫度差成正比，以此為依據而提高散熱器的溫度。在熱源功率一定時(shí)，要提高散熱器的溫度，就要減小散熱器的尺寸或輻射能力。但是，散熱器的溫度提高，雖然使得散熱器與空氣的溫差大了，但熱源與散熱器的溫差卻減小了，顧此失彼。而且散熱量又是和有效面積成正比的，減小了散熱的面積，散熱量也會(huì )下降。這樣做的結果是：散熱器的溫度升高了，熱源的溫度也相應地升高了。這并不符合LED散熱設計的初衷。

　　再者，散熱器與空氣溫差不能籠統的來(lái)做比較，仍然要堅持具體事實(shí)具體分析的原則。如果散熱器的翅片很薄，很高，熱量難以傳遞到翅片頂端，頂端的溫度就低。雖然看來(lái)散熱器的遠端與熱源的溫差實(shí)際很大，但熱量并沒(méi)有很好地傳遞到散熱器的遠端。這種大溫差、小面積、長(cháng)距離的熱路徑，實(shí)際上熱阻很大，單位時(shí)間內傳到到遠端的熱量很少。所有說(shuō)散熱器的溫度，我們應該注意的是散熱器上什么位置的溫度。由于散熱器的結構各有不同，且散熱器上的溫度是不均勻的，很難說(shuō)哪個(gè)地方的溫度能夠代表散熱器的溫度。

　　LED產(chǎn)品的散熱設計中絕不是以溫差作為先決條件的。也就是說(shuō)，設計之初，我們是要求將熱源的溫度控制在多少度以下，以這個(gè)溫度為前提條件來(lái)展開(kāi)設計散熱系統的。不管散熱系統最終是怎樣的形態(tài)，其結果必須是熱源溫度不能超過(guò)預定的指標。相比暖氣系統而言，則是要將熱源的溫度保持在某個(gè)溫度以上。在設計時(shí)，往往會(huì )要求散熱器適當小，在暖氣設計方面會(huì )有很多用戶(hù)、節能等方面的因素考慮。

　　通常再設計LED散熱中，不能只盯住一點(diǎn)，也不能片面的只想一種方法，要全面分析，結合各種因素。散熱設計，是一個(gè)系統的設計，不是僅僅由一個(gè)溫度或溫差參數來(lái)決定的，對LED產(chǎn)品散熱而言，切不可用大溫差或高溫度的理念來(lái)設計散熱系統，更不能用散熱器的溫度搞滴來(lái)斷定散熱器是否良好。