大功率LED灯的散热性能主要通过散热结構优化和散热材料来完成。LED灯在设计过程中必须要考虑具体的工作环境,选择最优的散热材料,同时做好仿真实验,调整LED灯的结构,确保LED灯散热的高性能。
大功率LED灯散热性能分析和优化方案:
1、散热结构优化
大功率LED灯散热结构的优化首先要对翅片结构进行优化,根据仿真模型的数据和结果,翅片高度、长度进行分析,一般来说,大功率LED灯的瓷片高度通常是在0.05-0.11m范围内,这个范围内的散热性能最好,在0.05-0.11m范围内还可以进一步的划分,通常来说,在0.071-0.11m的范围内,当翅片高度达到这一高度以后,芯片温度则趋于平缓,而在0.05-0.07m范围内,当翅片高度在这一范围内时,芯片温度波动比较大,因此应控制翅片的高度范围,以获取更高的芯片散热性能。此外在翅片长度方面,在0.03-0.12m范围内最适宜,这也是当前大功率LED等翅片长度的首选。
另一方面,缺口、通孔是LED灯的光源区连接通道,而LED基板是整个灯具中温度最高的地方,这说明,LED灯的热传播通道是由芯片出发,到缺口、通孔再到基板,而对于其他的多余的热量,主要是通过散热片通道进行删除,这样一来,可以根据大功率LED灯的具体情况,通过改造LED灯内部结构和模块,寻找和测量最优化的方案,实现热分布的数据统计,从而根据实际情况制定缺口、通孔的参数,而对于翅片的数量,一般是按照12-16片进行设置,主要是翅片散热最高值进行计算,通过翅片组合和间距设置的方式提升散热最高值,一次来实现翅片散热的高性能。
2、材料选择
LED灯材料选择非常重要,要根据大功率LED灯的工作环境和散热需求进行分析,不断拓展新型高性能的散热材料。目前,大功率LED灯的散热材料主要是以银、铝、铝合金为主,其他新型材料为辅的。首先传统的银、铝、铝合金等材料性价比比较高,因此市场应用较为广泛,传统的散热材料主要是存在导热系数的差异性,导热系数与散热传导效率呈现正相关性。按照导热系数排雷,银的导热系数最高,决定了其可以有效降低表层热阻,提高整体的导热效率,但从成本来看,银的采购成本比较高,而从其性能来看,银的柔韧性不足,硬度不够,因此目前,铝、铝合金和铜是大功率LED的主要材料,现有LED通常采用铝作为散热主要材料,适当会增加一些铜,性价比比较高。此外,近些年LED散热新材料的发展也在不断提高,新型散热材料也取得了非常大的进步,进一步拓展了LED灯在不同工作环境的应用,如适应于高温低压的MAP-05散热材料就是一种很好的发展方向。此外随着电子设备的发展和大功率LED灯工作环境的变化,散热材料的性能、形状不断推陈出新,取得了非常大的进步。
3、性能优化
大功率LED灯在设计和生产前必须要对性能进行优化,要做好温度实验和数据统计,从而设计出在不同工作场景中性能最优化的产品。在测试过程中,大功率LED灯的性能优化必须要根据工作性能对测试环境、设备等进行设定,通过仿真试验的方式找出最优方案,在试验过程中要保持温度的恒定,模拟最佳状态下LED灯的优化结果,从而对性能进行调整,通过材料和结构的调整实现性能的最优化。目前大功率LED灯在设计时都会进行温度试验,以测试LED灯的具体性能,当然试验的结果会有一定的偏差,但总体数据分布规律相差不大,如果数据分布规律相差比较大,则需要反思在仿真模拟中是否出现了其他的问题,如温度未恒定,电压线不稳等情况。