超高光效LED路燈模組
好模組就要散熱好

 LED照明替代傳統照明已經是不可逆轉的大趨勢,但是從能量守恒的角度上說,電能轉化為可見光的效率仍然相對較低, 150lm/W的芯片光電能量轉換效率在20%-25%左右,200lm/W芯片光電能量效率25%-30%左右,即超過60%以上的能量仍然以熱的形式對外進行釋放。統計資料表明,元件溫度每上升2℃,可靠性下降10%。當多個LED密集排列組成白光照明係統時,熱量的耗散問題更嚴重。LED芯片工作的溫度越高,光效越低(見圖1),尤其不能接受的是LED芯片的光衰越快(見圖2)。解決熱量管理問題已成為高亮度LED應用的先決條件。


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       LED光源模組散熱方式主要通過熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式。首先要將LED燈珠發出的熱量通過傳導的方式快速將熱量釋放,良好的PCB設計和采用高導熱的PCB鋁基板顯得尤其重要,部分廠家為了追求低成本,采用導熱係數1.0W/(㎡•K)以下的鋁基板(實際導熱係數根本就不到1.0),而負責任的廠家均采用實際導熱係數大於1.5W/(㎡•K)的鋁基板,鋁基板再將熱量傳導到散熱器。熱量到達散熱器端後再通過對流和輻射將熱量帶走,最終達到熱量控製的目的。空氣的導熱係數為0.023W/m•k,即空氣的熱阻很大,輻射隻能帶走較少的熱量,主要還得通過空氣對流的方式將LED光源模組的熱量帶走,而不同重量的散熱量隻是熱容量有差異,科學的散熱結構才是解決散熱的關鍵。為了提供更好的散熱解決方案眾多的LED照明產品工程師們為此付出了艱辛的努力,各種千奇百怪的散熱器都是為了實現更好的熱量管理(見圖3)。

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       一款優秀的散熱設計必然將熱的傳導、對流和輻射三種散熱方式用到極致,LED光源模組散熱器熱的越快說明導熱係數越小(悠悠影院稱之為係統熱阻),產品越優秀(見圖4)。熱平衡後溫度越低說明熱對流良好(當然不同的應用可能出現不同的結果,見圖5)。

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       良好的散熱設計涉及結構學、材料學、傳熱學等多個領域。一個優秀的散熱設計需要結合產品應用的特點和豐富的設計經驗,並采用先進的設計仿真軟件進行計算機輔助設計。輔助熱仿真會涉及到較多的概念(見表1),並且要進行多次反複的優化才能完成因優秀的散熱解決方案。這裏還會設計到熱源的科學分布來提升散熱器的效率,一款優秀的LED光源模組要集光學工程師、電子工程師、熱學工程師、結構工程師的集體智慧。

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       LED路燈模組均衡的熱量分布有利於提升散熱器的效率,經過仿真和測試,均衡的散熱能夠提升散熱器的效率3%-5%,同時防止各燈珠熱量不一樣導致出現光衰快慢不一。

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隨著新材料、新技術的迅猛發展,悠悠影院將不斷深入研究,為這個行業帶來更新更好同時又具備良好性價比的產品。



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