随着基于LED的固态照明科技对照明产业的颠覆性变革的进行，照明产品的新机遇也在各个角落开始显现，从民用到商用乃至街道照明等各个方面。然而，LED科技的小秘密是，它带来了传统灯泡未曾有过的热量管理方面的挑战。这与以往曾有的挑战完全不一样，且热度更高。要实现长久的产品寿命并保持始终如一的光通量和色温，就必须将热量从LED结处引开。有许多种材料和制作方案来实现热量管理，其中挤压铝制品(aluminum extrusions)可以广泛应用于各种场合。

　　建筑师、照明设计者、以及其他设计人员都为灯具及灯具外壳提出需求，使之提供好看的外观、抛光和色彩方面的各种选项、并具备结构上的完整性。设计工程师正尝试提供上述的所有特性，但与此同时，他们还要处理热量管理的问题。照明企业都希望能提供具备上述特性且成本效益高的产品。

　　人们普遍接受的有关LED的益处是：更高的灯光质量、更大的能源效率、以及由于灯泡的长寿特性带来的更低的维护成本。可是，热量管理依然是一个挑战。LED器件产生的热量，不仅对灯泡的使用寿命有害，而 额外的器件来增强空且对灯光的质量也有害。如今，工程 流动(通常是一只风师们要承受两方面的挑战，一是开发 流动能够提高散热器出外观很棒的产品，一是解决热量管 某些应用中可以促成理问题。

图1散热器的CFD分析显示，热源位于散热器的中心部位(黄色区域)。热量从热蓝色到紫色)。

　　热挑战

　　热设计工程师的目标，就是将热能从热源移除，并把它散发到周围空 的材料来协助传递热气中去，使之离电子元件尽可能地远， 散发速度尽可能地快。照明业界更愿意使用无源热量管理产品(比如散热 率(thermal conducti器)，而不是有源散热技术。典型情况下，有源热量管理意味着使用一个额外的器件来增强空气在散热片上的流动。加速空气流动能够提高散热器的效率，甚至在某些应用中可以促成我们使用更小巧的散热器。然而，有源器件会提高成本，增加噪音，并且降低系统可靠性。

　　工程师通常会使用灯具或者外壳的材料来协助传递热量。大部分材料都能够传导热量，只是有的效果好，有的效果差。这种能力也被称作热导率，用瓦特每米开尔文来度量。

　　不同材料的热导率范围非常广泛。例如，钻石的热导率非常高(典型值2200W/mK)，但是如果用于照明产品的话，显然是过于昂贵。铜的热导率也不错(典型值390W/mK)，但是和铝相比它有两个显著的缺点：铜的重量是铝的约三倍，价格也通常是铝的五倍。铝的热导率不如铜(最大值237W/mK)，但是它具有重量和成本上的优势，这在许多固态照明应用中都是非常重要的。

图2铝制品的热导率随着散热器制作工艺的不同而变化。

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　　计算流体力学

　　为了帮助确定恰当的热量管理方案，工程师们通常会使用专门的软件来为产品及其热特性建立模型。计算流体力学(CFD)用来模拟产品的导热特性，有限元分析(FEA)则用来检查器件结构的完整性。图1示出了一个CFD分析的例子。在每个产品中，有着许多依赖于产品尺寸、形状和应用场合(例如室内还是室外)的变量。通过将FEA和CFD的分析结果同这些变量相结合，就可能设计出成本效益最高的产品，既符合设计工程师的需求，也符合热量工程师的要求。

　　历史上，照明行业曾经选择了铝作为热量管理的材料。其可变因素是，铝材要么是铸造成型，要么是挤压成型。然而，对LED来说，出现了新的热性能挑战，以及多种多样的可能要求采用全新散热方法的固态照明产品形状参数。正因为如此，照明行业已经开始在某些热量管理应用中使用热塑性塑料和石墨材料。

　　在本文的剩下部分里，我们将评审LED灯具中最常应用的解决热量管理难题的四种材料和制造工艺组合。它们是：·挤压型铝制品

　　·铸造型铝制品(Aluminum castings)

　　·注塑成型热塑制品(Injection-molded thermo-plastics)，以及

　　·模压石墨(molded graphite)

　　存在着一些特定的设计、应用场合或者应用环境，在那里上述四种材料/工艺组合中的任意一种都可以使用。

　　挤压还是铸造

　　挤压铝制品和铸造铝制品在LED热量管理中是最经常被用到的。在2012年，仅Sapa -家就为照明行业提供了数百万磅的挤压铝制品。这种增长的动力来源于其相对于铸造铝制品而言更好的热效率、设计灵活性以及成本优势，进而说明设计师们正逐渐发现铸造铝制品并非这些应用的主流解决方案。

　　在照明业界使用的有几种不同类型的铸造方式。一种是小规模应用场合，比如定制的街道照明，这时可以采用砂模铸造( sand-castings)。其他一些类型包括各类永久模铸造制品( permanent-mold castings)，用于中等规模的场合，比如标准的工业或仓库照明应用。此外，压铸(die castings)方法用于大规模的应用场合，例如通过零售商出售的各类照明灯具。

　　就关联成本来说，砂模铸造的模具加工成本最低，其典型值在$5，000至$10，000之间，却具有最高的计件价格(piece price)。永久模模具的典型价格范围在$15，000至$30，000之间。砂模和永久模的计件价格高度依赖于其所要求的次级加工量。

　　与砂模及永久模相比，压铸工艺有较低的计件价格，且通常只需最少的次级加工量，但是模具制造成本最高，会达到$50，000至$100，000之间。注塑模具制模成本同压铸模的制模成本差不多。