引言

　　目前市场上的LED 灯主要采用自然散热的方法。从传热学角度讲, 自然散热的散热原理是自然对流和热辐射, 即借助灯具外壁面、尤其是翅片对周围空气对流散热及对周围物体辐射散热, 这种散热依靠灯具自身的结构形式实现散热。因此提高散热效果的途径主要是通过优化设计, 增加散热面积和通风对流效果以及改善表面辐射系数, 由此带来的问题是增加尺寸和成本。尺寸的增加势必导致外观笨重, 影响美观和品位, 而在发热功率增大时散热成本徒增而且散热量有限。

　　除此之外, LED电光转化效率不高, 至少有50%的电能被以热能的形式白白散失掉, 对资源是一种很大的浪费。

　　针对现在LED灯散热方式成本高、外观笨重、散热效率低等缺点, 本文提出了一种可回收散热能量的LED 照明系统, 利用半导体热电转化和热管散热技术, 不仅实现了高效散热, 而且可将部分余热转换, 使其变为电能再利用, 从而实现节能的目的。

　　1 热管原理及应用

　　热管是1963 年美国LosAlamos 国家实验室的G.M. Grover 发明的一种传热元件, 它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质, 通过在全封闭真空管内工质的蒸发和冷凝传递热量。热管作为一种高效导热元件, 其导热性能是优良导热材料( 铜、银)的几倍、甚至上万倍, 具有/ 超导热体0之称。另外, 热管还具有较高的等温性和热流密度可以变换等重要优点, 这些因素是考虑将热管应用到LED 灯上的主要原因。

　　从热力学的角度讲, 物体的吸热、放热是相对的,只要存在温度差, 就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。热传递的辐射、对流、传导三种方式中, 热传导最快。热管就是利用蒸发制冷, 使得热管两端温度差很大, 使热量快速传导。图1 为热管工作原理示意图。热管内部被抽成负压状态, 充入适当的液体,这种液体沸点低, 容易挥发。管壁有吸液芯, 由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端, 另外一端为冷凝端。当热管一端受热时, 毛细管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向另外一端, 并且释放出热量, 重新凝结成液体, 液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端, 如此循环不止, 热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的, 热量可以被源源不断地传导开来。

　　图1 热管工作原理示意图