浅谈大功率LED灯具的散热结构设计

陈寒冰

常州检验检测标准认证研究院 江苏常州 213164

自从爱迪生发明灯泡之后，世界上的照明技术就在不断的发生变革，而LED灯的出现，就是照明领域又一次的伟大变革，LED灯在光能转化率上优异的表现，改变了人们对于灯具照明的认识，可以说正是因为LED灯的出现，让我们的城市夜间生活变得更加丰富多彩。但是大功率的LED灯照明，依旧需要拥有配套的散热装置，本文主要是研究在当前LED灯发展的基础上，对于如何在灯具的结构设计中，实现对于散热性能的良性发展提供一些浅显的意见，期望可以给相关人员带来一些帮助。

1 大功率LED灯具寿命受温度影响

LED灯寿命一般较长，因为其在工作中发热功率较低，工作环境较为稳定，所以在寿命上有着良好的表现。但是对于大型的LED灯而言，在实际的工作中，如果没有良好的散热设计，同样会在工作中积攒过大的工作余热，从而严重降低LED灯的寿命。一般而言，大功率LED灯在工作中，主要是因为温度会对电极引线、环氧树脂、芯片等各种部件进行影响，从而使得整个系统在工作中，因为某一部件损害，进而影响整个结构，难以完成工作要求[1]。为此，在LED灯的设计中，尤其是对于温度有着较高要求的大功率LED灯的设计中，则需要对不同材料的热系数进行控制，也就是保证所有灯具设计中所使用材料的热系数可以保持一致的情况下，必然就可以让大型LED灯在工作中，工作性能持久而稳定。

2 LED灯具散热器

从热传递的本质上进行分析，可以发现热传递就是一个能量释放的过程，但是相比较于弹簧弹性势能、重力势能的释放不同，热传递是一个微观过程，也就是能量冲击分子中进行能源传递，即高能量分子传递给低能量分子[2]。一般而言，将热传递分为辐射、对流、热传导。在大功率LED灯的散热结构的设计中，主要是将重视灯具在设计时是否满足热辐射和对流的需求，也就是灯具的设计必须要更多考虑如何将多余的热量传递到周围的空气中，从而实现对于LED灯散热的需求。

3 设计优化散热器

在当前的大部分LED灯的使用中，大功率LED灯其电流主要集中在350mA、700mA、1A 。所以在进行LED灯的灯具结构设计时，必然考虑到当前大功率LED灯的各种电流流量的设计，也就是从LED灯的内部芯片首先进行分析，为了增加散热器的寿命，减少热量聚集对于LED灯控制系统的影响，就需要对于LED灯芯片部分的散热结构进行优化，保证在最大功率下，LED灯依旧可以满足工作的需求。

3.1 LED灯具散热设计方法的选择

关于LED灯在设计中实现对于散热能力的最优化分析，则需要对灯具的散热能力分析，在实际工作中，为了增加工作效率，减少不同需求的大型LED灯因为工作需求对于灯具的要求，就需要采用流体动力软件，进行相应的仿真测试，在软件下，所进行的仿真测试，可以 有效的对灯具在不同形状和设计方式下，散热能力和散热过程进行模拟，从而让散热器的工作性能更加的符合LED灯工作的需求[3]。

3.2 自然冷却散热器设计

随着我国经济的发展，当前对于大型LED灯的需求也越来越高，所以在针对大型LED灯的散热结构设计中，需要不断的进行创新，如此才可以满足市场发展对于灯具的需求。一般情况下，科学设计散热就可以满足散热需求，但是为了更好的满足在正常工作情况下的自然三人器设计，就需要增加散热器表面的自然散热设计，也就是在灯具的设计中，充分考虑自然冷区边界温度对于散热的影响。

4 PCB板加散热片

很多情况下，LED灯在工作中，聚集有大量的热量的部位往往不在于发光部位，而是在LED灯具的控制位置。具体而言，就是在LED灯的设计中，需要从各个角度对于散热能力进行分析，在上文的内容中已经对不同部件的热系数进行了相应的分析，从中不难看出，在LED灯具的设计中，必然要重视关于不同部位的热量控制的需求。为了更好的保证LED灯在工作中可以满足pcb板的散热需求，则可以在灯具的设计中实现关于散热片的添加。添加的散热片需要考虑到整个灯具的设计方式，因为散热片动工作原理在于进行相应热辐射，也就是需要对热阻进行控制。这种设计方式对于大型LED灯在工作中，因为各种原因，使得PCB板温度上升，从而就可以利用散热板，对这一情况进行控制，保证LED灯可以正常工作。

5 结语

高安全性、长寿面、应用灵活、环保、节能、高效等是发光二极管的优点，L E D 技术在不断的应用与实践中取得了进步，但L E D产品热量的快 速聚集的问题限制了大功率L E D 发展，为致力于大功率L E D 光效及使用寿命的延长等问题，简要分析大功率L E D 灯具散热结构。通过对LED灯在工作中需求进行分析，可以明显的发现大型的LED灯在工作中对于散热有着极高的需求，也就是需要相关的工作人员，在应对灯具的设计上，需要充分考虑整个系统的散热能力，在选择各种零件时，尽量考量内部材料的热系数，利用良好的热系数设置，保证整个灯具的设计可以尽量实现科学合理。