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LED散热原理和技术简介
LED散热原理与技术简介;LED散热原理与技术简介;产生热量的原因1;产生热量的原因2;芯片的物理特性 ; 传统的照明器件不同,白光LED的发光光谱中不包括红外部分,所以器件产生的热量不能依靠辐射释放出去,所产生的热量转化为使芯片本身温度升高的升高的能量。;散热的重要性; ; ;测量结果;1.3 LED光输出与结温的关系;不同厂家LED测量结果; 对于单个LED而言,如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出,则会导致芯片温度升高,引起热应力的非均匀分布、芯片的失效率也会上升。
研究表明:当温度超过一定值,器件的失效率将呈指数规律攀升,元件温度每上升2oC,可靠性下降10% 。;散热技术研究; 凡是有温度差的地方,就有热量自发地从高温物体传向低温物体,或者从物体的高温部分传向低温部分。热量传递是自然界和生产技术中一种非常普遍的现象。
;导热 : 物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热(或者热传导)。
基本公式为“Q= ×A×ΔT”。
其中:
Q:单位时间内通过某一给定面积的热量,简称热流量。单位:W;
:材料的热传导系数,单位:W/(m K)
A代表传热的面积(或是两物体的接触面积),单位:
ΔT代表两端的温度差,单位:℃;
因此,从公式我们就可以发现,热量传递的大小与热传导系数、热传热面积成正比,同距离成反比。
;几种常见金属材料的热传导系数(20℃);对流 : 对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触,造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。
热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。
公式:
Q依旧代表热量,也就是热对流所带走的热量;
H为对流换热系数值,
A则代表对流的有效面积;
ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。
因此热对流传递中,热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系;
在传递热量恒定的情况下,ΔT越小,H×A需要越大。
;对流分为自然对流与强制对流:
1、自然对流:由于流体冷热各部分的密度不同而引起,驱动力是温度差导致的密度差;
2、强制对流:流动是受外在的强制驱动(如风扇带动的空气流动)或者其他压差所引起的。;辐射 :
不需要接触,就能够发生热交换的传递方式,也就是说,热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。
特点:
1、热辐射是通过波来进行传递的,那么势必就会有波长、有频率。
2、不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了,这里就存在一个热辐射系数,其值介于0~1之间,是属于物体的表面特性,
热辐射的热传导公式:Q =E×S× × (Ta4-Tb4)”。
公式中:Q代表热辐射所交换的能力,
E是物体表面的发射率。
S是物体的表面积,
是斯忒藩-玻尔兹曼常量,即黑体辐射常数。
Ta4-Tb4则是表面a的温度同表面b之间的温度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。
因此,温度差每增加一倍,换热能力提高16倍。
白炽灯工作温度为3000摄氏度左右,而LED路灯散热器温度仅为50摄氏度左右。;依照从散热器带走热量的方式:
——主动式散热:
通过风扇等散热设备强迫性地??散热片发出的热量带走,其特点是散热效率高,而且设备体积小。
几种常见的主动散热方式:风冷散热、液冷散热、热管散热、半导体制冷、化学制冷
——被动式散热:
通过散热片将热源如CPU产生的热量自然散发到空气中,其散热的效果与散热片大小成正比,但因为是自然散发热量,效果当然大打折扣,;目前,由于主动散热技术在可靠性、价格与使用寿命等方面还存在较多的问题,因此,还不能成为LED产品的主流散热技术。但随着技术与生产的发展,主动散热技术的应用会越来越多。
LED产品目前最可靠、最经济的散热方式为被动自然对流散热。由于被动自然对流先天存在换热系数低,对产品的安装位置有要求等缺陷,使得产品的体积变得庞大与笨重。
目前解决被动自然对流散热技术的方法只有
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