简论散热解决高功率LED灯具散热与成本学术

当前位置: 大雅查重 - 范文 更新时间:2024-01-05 版权:用户投稿原创标记本站原创
摘 要:多功能、可变负载、插槽式LED系列灯具,散热器与灯壳采用公母插槽式连接,自主设计了标准化的灯架结构件,可通过光源模块、固定导轨与龙骨长度、灯架连接组合方式的变化,组装成路灯、投光灯、高棚灯、工矿灯等多用途、可变负载的灯具。产品优化了散热结构,以灯壳作为辅助散热体,有效地降低了灯具的温升,减少了光衰,延长了使用寿命。产品可柔性化生产和流水线式快速装配,具有制造成本低、生产效率高等特点。
关键词:散热;成本;模组;插槽式
LED与一般光伏电源配用的节能照明灯具相比,具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞、环保等优点,随着LED照明技术的发展和成熟,LED性能指标日益提高,其在照明领域的使用范围日益扩大,但是,由于受到目前技术发展的限制,通常LED高功率产品的输入功率约为20%能转换成光,即光电转换效率还只有20%左右,与传统光源相比有很大的提升,但这意味着还是有多达80%左右的电能转换成了热量,因此,散热问题一直是困扰LED照明技术应用的一个瓶颈,尤其是大功率LED灯具如LED路灯、投光灯、高棚灯、工矿灯以及体育场、球场高亮度灯,因为功率大,所需散的热量也大,而且在露天面临各种天气,增加了散热的难度,如果解决不好,将会加速LED灯亮度衰减(光衰)现象,进而降低产品的亮度与使用寿命,有研究数据表明,假如LED芯片结温为25度时的发光为100%,那么结温上升至60度时,其发光量就只有90%,结温为100度时就下降到80%,140度就只有70%,可见改善散热,控制结温是十分重要的事。
目前LED路灯、投光灯、高棚灯、工矿灯等LED高功率灯具的散热方式主要有:(1)自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等,风扇散热方式系统复杂,可靠性低,经常是风扇的寿命比芯片还短。(2)热管散热虽被业界所接受,但成本过高。(3)用散热片散热,但因散热面积有限,效果不佳。在实际应用推广中都存在一定的缺陷。
另一个困扰LED高功率照明产品应用的瓶颈是成本过高问题学位论文http://www.328tibet.cn
,LED各种产品还没有大规模生产推广应用,主要问题是过高,比如目前一个LED路灯的约是高压钠灯路灯的2倍-3倍,在LED灯具制作中,各种应用场合下的LED灯具,从功能角度看无非是电参数、光参数及光线的角度的差异,与之相关的组件是电源、光源、透镜等,这些组件体积相对比较小,生产工艺也相对成熟,成本相对较为固定,而不同应用场合下的LED灯具,其功率不同、结构形状不同,灯具外壳造型也各不相同,不同的造型就需要不同的制作模具,目前LED灯具的制造中普遍采用一套模具对应一种功率、一种外形结构的灯架外壳,因此模具成本在灯架的制造成本中所占比重也较大。
经过1年多的研发,浙江焕亮半导体科技有限公司开发的直通梳式系列LED照明产品有效地解决了以上问题:
LED灯具主要有发光模块、透镜、电源和灯架组成。我们将LED发光模块的底座与槽型固定导轨和龙骨、槽型固定导轨和龙骨与盖板以及端面板紧密插接、固定在一起,整个灯架(如图1所示)成为一个辅助散热装置,可有效地帮助LED发光模块散热。经实验检测,采用本技术的LED路灯,LED额定最大温度可控制在48℃以内,灯具内各LED管的最大热沉温度可控制在55℃以内,与国家标准相比降温幅度达到10℃,降温效果显著,进一步降低LED发光模块的工作温度,降低LED灯亮度衰减(光衰)现象,稳定产品的亮度,延长实用寿命。
采用自主研发的一套灯架标准化的结构件模具,只要改变LED发光模块数量,相应地改变固定导轨和龙骨的长短,或增加龙骨和改变端面板的长度,就可以改变LED灯的功率(图2);改变整个灯架的固定连接方式,配用各种应用场合下所要求的透镜,就能制成各种应用场合下的LED灯具,无需增加灯架材料的制作模具。在组装路灯、投光灯、高棚灯、工矿灯等时,可以根据需要选用单排或多排LED灯单元组件组装在边框或龙骨骨架上.实现了开一套模具生产出多套可满足不同场景需求的LED灯具,同时实现流水线式的快速装配,可降低LED灯具制造成本,提高经济效益。
为此我们研发了多功能、可变负载、插槽式LED系列灯具,散热器与灯壳采用公母插槽式连接,自主设计了标准化的灯架结构件,可通过光源模块、固定导轨与龙骨长度、灯架连接组合方式的变化,组装成路灯、投光灯、高棚灯、工矿灯等多用途、可变负载的灯具。产品优化了散热结构,以灯壳作为辅助散热体,有效地降低了灯具的温升,减少了光衰,延长了使用寿命。产品可柔性化生产和流水线式快速装配,具有制造成本低、生产效率高等特点。
参考文献
钱可元,郑代顺,罗毅.GaN基功率型LED芯片散热性能测试与分析.
李冰,李岩.浅析热管及其在电子器件散热方面的应用与发展[J].甘肃科技,2009(7).
作者简介:蔡初华(1965,12-),男,籍贯:浙江省衢州市,现职称:LED照明高级工程师,学历:硕士,研究方向:LED灯具应用。
李志勇(1981,5-),男,籍贯:浙江省衢州市,现职称:LED照明中级工程师,学历:大专,研究方向:LED灯具应用。