西服宇钿兰州:热管技术，大功率LED照明散热器应用

热管技术，大功率LED照明散热器应用！

        对于热管的来历，想必大家也想了解一下吧？这里就简单的介绍一下，根据以往的记录，1963年，George M.Grover科学家第一个发明并且成功的制造出了热管。不过，通用汽车就早在1935年就申请了类似于这种元件的专利(这个也是历史记载，至于是真是否，大家可以去查证一下)。直到20世纪的60年代，热管才普遍的受到人们的重视，逐渐成为一种提高传热效率的元件，热管受到了众多国家的重视。在这之前，热管的造价也是相当的昂贵。在20世纪80年代之前，热管的客户还是政府、卫星上的系统等等一些高端科技和重要部门的身上，所以，对于广大的电脑爱好者的消费者来说，买热管是属于比较奢侈的做法。

   大功率LED路灯顾名思义是功率大于30瓦以上，采用新型LED半导体光源的路灯，LED路灯的寿命是普通的7倍。由于寿命长，按每天点亮11—12个小时计算，LED路灯在12年里无需更换，由于采用了固态有机材料，与目前的玻璃灯泡相比，LED路灯体积更小，适用范围更广、更不容易损坏。路灯的使用时间不在受限于灯泡。

   往往有很多人把主要的目光都放在了LED的流明数上，而对LED灯具的散热则的关注较少。实际上，LED的流明数正在迅速的增加。2006年量产LED的单瓦流明数已经达到50流明，而且这一数值还在快速地增长。与之对应的传热学理论体系已经成熟，我们可以使用的传热手段也基本明确：传导、对流、辐射和相变传热（例如热管）。因此，在传热或者说散热问题上，我们可以采取的措施是可见的、有限的。

   根据光通量（流明）与辐射通量（瓦）以下的当量关系：其中，Km = 683 lm/w，是光通量的比例尺，是辐通量的比例尺。也就是说1W的辐通量在最理想的情况下（黑体辐射）可能产生683lm光通量。所以，即使LED的光效达到200lm/w，也不能将全部能量转化为光能输出，而其余的都转化为热能。从长远看LED灯具的散热问题将是一个长期存在的问题。

    LED照明技术日趋成熟，大功率LED光效已经达到80lm/W以上，这使得城市路灯照明节能改造成为可能。LED路灯，特别是大功率LED路灯，正以迅猛的速度冲击传统的路灯市场。LED照明灯作为世界上最先进的照明技术，因其特有的高光效，高节能，高环保等优点有效的避免了照明高能耗、寿命短等缺陷，同时也很好的响应了目前全世界对低碳减排等节能的号召。尽管LED照明灯在装饰、显示、背光领域早已大规模应用，但因为关键在散热技术上受阻，LED照明灯在城市路灯照明、建筑外装饰射灯等大型通用照明应用上一直没有取得突破。能否使LED照明灯在额定的结温条件下长时间工作，光亮度不会因为过热而下降，有效解决散热问题是非常重要的。

　　在散热方面，目前许多研究人员也都在进行探索寻找有效的解决方案，先进的回路式热管散热器采用回路式结构，热管内部工质受热汽化，气体在真空腔体内部压差作用下循环流动，实现了气液分流，解决了普通热管工作时气液混流引起的相互干扰问题，同时也大大提高了热管的传导效率。回路式热管散热器将散热器温升控制在18℃以内，从而使LED可以在有效的结温条件下长时间运行，延长LED的使用寿命。

目前LED路灯的散热方式主要有：自然对流散热、加装风扇强制散热、热管和回路热管散热等。加装风扇强制散热方式系统复杂、可靠性低，热管和回路热管散热方式成本高。而路灯具有户外夜间使用、散热面位於侧上面以及体型受限制较小等有利於空气自然对流散热的优点，所以LED路灯建议尽可能选择自然对流散热方式。

散热设计中可能存在的问题有：
1.散热翅片面积随意设定。
2.散热翅片布置方式不合理，灯具散热翅片的布置没有考虑到灯具的使用方式，影响到翅片效果的发挥。
3.强调热传导环节、忽视对流散热环节，尽管众多的厂家考虑了各种各样的措施：热管、回路热管、加导热硅脂等等，却没有认识到热量最终还是要依靠灯具的外表面积散走。
4.忽视传热的均衡性，如果翅片的温度分布严重不均匀，将会导致其中一部分的翅片（温度较低的部分）没有发挥作用或作用很有限。

现在LED路灯散热技术，一般使用多为导热板方式，是一片5mm厚的铜板，实际上算是均温板，把热源均温掉；也有加装散热片来散热，但是重量太大。重量在路灯系统上十分重要，因为路灯高有9米，若太重危险性就增加，尤其遇到台风、地震都可能产生意外。也许，未来LED广泛进入路灯领域后，可能形成模组化散热会更好地解决LED路灯散热难的状况。

我公司生产的DH32-220多功能热管散热器，配合自然对流散热，完美的解决了器件密闭与对流散热的矛盾整个散热部分重量仅为0.515KG，其工艺图纸如下：

     该散热器热管内部结构采用铜粉烧结模式，超导工作液体采用晨怡热管工作液A型，有效的解决了冬季防冻问题，使之更加适合户外长时间工作，使用寿命超过十年之久。

我们针对单只热管进行测试，方式以及测试的热管功率曲线如下图所示：

单只热管测试方式图

单只热管功率曲线图

从图中我们可以看出，在适合LED最佳工作温度范围内，单只热管已经达到30W的传输功率，温度随着温度曲线的升高，热管的传热功率不断加大，在热端温度达到60℃时，其单只热管的传热功率已经超过50W的功率值，因此，本四热管散热器的保守传热功率为30W×4=120W的保守功率。其中散热部分和器件部分为两个单独腔体，热量由大功率LED背板传热给热管，热管迅速将热量传导到热管散热片，经过自然对流，散热片将热量传导到空中，完成了热量的传递，避免在LED芯片上产生热积累。为使热管散热器发挥最大效率，建议安装时采用倾角，一般以不低于12度为好。