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大功率LED灯具散热器介绍

上传人:未知

上传时间: 2011-07-01

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  根据能量守恒定律,LED灯热平衡后Q产=Q导+Q罩=Q散+Q罩=Q流+Q辐+Q罩(热量从灯罩散出的很少,为便于分析,在此忽略不计),即a.W=c.(T2-T3).S散+d.(T42-T43).S散。

  在一定环境条件下,对于特定散热器而言,对流系数、辐射系数是恒定的,散热面积也是一定的;对于恒定电源,产热功率是一定的,那么由以上公式可知(T2-T3)是一定的,因此散热器到表面环境的散热热阻是一定的。但如果灯源的产热功率(a.W)增大(或减小),散热器外表面温度也会升高(或降低),分析一下辐射散热公式可以知道,散热器外表面温度T2升高(或降低)的比例小于产热功率增加(或减小)的比例;因此散热器外表面到环境空气的热阻与产热功率有关,产热功率增加,散热器表面到环境的热阻应该略减小,相反,产热功率降低,散热器表面到环境的热阻会略升高。

  对于不同散热器,在产热一定的情况下,由公式⑸、⑹可知散热面积、对流系数、辐射系数越大,(T2-T3)就越小,那么散热器热阻也越小。也就是说,散热器的散热热阻不仅与其本身的散热面积以及散热器表面材料的辐射系数有关,还与LED灯所处环境的通风情况也就是周围空气的自然对流系数有关,是一个可变量。

  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)

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