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LED路灯散热结构分析

上传人:孟庆云

上传时间: 2011-08-08

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  我深切赞同秦先生对东芝和夏普LED灯结构的否定,本人也是种认为,大厂是在制造一些噱头来拉动LED应用产业往错误的方向。但也不能全盘否定,这种散热结构如果采用新型的散热材料也是可以达到散热目的的,高昂的价格将是阻碍其推广的重要因素。

  散热的途径分为传导、对流和辐射三种方式,其中传导效果最佳,对流次之,辐射较差,这是我们所熟知的。在我们设计LED灯具散热结构的时候,首先要最最关键考虑的是LED灯具的使用环境,然后在这三种散热方式中寻找出适应于那种环境的主要散热方式,也就是要根据环境因素考虑三种散热方式中哪一种或者哪几种散热方式是主要的,以确定灯具的散热结构。只有这样我们才能设计出一款好的LED灯具,这是设计LED灯具散热结构所必须的前提条件。但这是很多人所遗忘的,所忽视的。他们一味的增加散热面积,不断的设计出很有特色的散热结构外型,以吸引人们的眼球。这个问题我们LED产业界所普遍存在的问题,是我们产业发展的误区,是缺少真正的LED产业专家的标志。

  目前LED灯具结构千变万化,形态各异,我不能一一举例来剖析,下面以LED路灯作为一个案例来分析其散热结构的优缺点。

  LED路灯使用的环境:

  1,无遮拦的户外环境

  2,8-12米高的灯杆上

  3,在繁华的马路上

  首先在“无遮拦的户外环境”这个条件,说明LED路灯灯具使用场所没有防雨,防尘,防破坏等外部工程,要求LED路灯本身必须具备这些功能。

  第二,“在12米的高杆上”,说明LED路灯在外型上,重量上,甚至体积上在设计时应有所考虑,外型新颖,重量轻,体积小的LED路灯将有很大的竞争力。

  第三,“在行车的马路边”说明LED路灯的使用环境污染状况较为恶劣,在设计时,要充分的考虑其积尘(LED路灯属于一种电子产品,由于静电的作用,会在表面吸附微小的灰尘颗粒,形成电子灰尘覆盖,降低散热效果)效应,和抗腐蚀能力。

  在LED路灯设计时,一定要充分的思考这三个问题,尽可能的在完善LED路灯功能的同时,避免由于环境条件所导致的设计缺陷,从而导致产品失效,这就是LED路灯散热结构设计的关键所在。

  我们着重分析一下道路的客观环境,以利于我们分析LED路灯的散热设计。

  在分析之前,我们需要强调的是在室外环境中,灯具的散热主要依靠热对流和热辐射两种方式,在没有主动散热措施时,主要依据是对流效果为热空气上升,冷空气下降的热力学原理。热辐射主要依据高温物体向外以红外线的方式辐射能量。

  让我们分析一下当车行驶时,汽车经过的空间形成空气扰动,这就是我们在车上感觉风往后吹,而站在路边的人在车经过后感觉风顺着汽车方向吹,见图1


图一 箭头方向为空气流动方向。

  详细的空气动力学原理这里不再探讨。我们会看到车前部的空气,由于车往前行驶,使之往后流动(这就是人在车上感觉风往后吹的道理);也有部分空气,是往上压缩的,也就是说是空气是往上流动的,这部分空气就带起了路面的灰尘(这是对LED路灯造成影响的最主要的因素);在车后部,由于形成的密度极低的空间,使之周围空气迅速的补充进来(这是在路边人感觉风往车的方向的原因)。

  通过汽车经过对空气的扰动示意图,我们明白了车对道路上空气的影响,我们再来有针对性的分析LED路灯的散热结构设计。

  


图2

  图2这种结构,在室内环境及干净的环境中这种设计是能够达到理想的散热效果的,表面的翼状凸起增大了散热面积,从散热原理上来讲,增大了热辐射和热对流的面积,强化了灯具的散热效能,使灯具能够达到散热效果,见图3。

  


图3

  灯具表面热辐射和热对流示意图,细线为热辐射,粗线为热对流

  但是在道路上这个条件恶劣的环境中这种设计是完全不能适应道路的,见图4,这是汽车经过时空气流动示意图。

  


图4(空气流动示意图)

  箭头方向为空气流动方向

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