不同材质的LED球泡灯散热器散热能力的研究

　　行业资讯bookmark0不同材质的LED球泡灯散热器散热能力的研究文/汤坤、卓宁泽2，施丰华2，邢海东2，王海波2 1.南京工业大学材料科学与工程学院；2.南京工业大学电光源材料研究所和辐射散热作了进一步验证。在大空间条件下，散热器结构相同时，铝制与导热塑料散热器都以热辐射方式散热为主，且对流散热效果基本相同，导热塑料的散热效果相对较好。

　　基金项目：国家高技术研究发展计划项目（2011AA03A107）；2013年江苏省科技支撑（工业）计划（BE2012005）；2013年科技部科研院所专项（2013EG111218）发光二极管（LED）是一种固态的发光器件，因体积小、耗能低、高亮度、寿命长等优势，被认定为继白炽灯、低压气体放电灯、高压气体放电灯之后的“第四代光源”。在目前的发光效率下，LED只能把输入电能的10°20°转化为光能，而其余80°90°转化为热能导致LED芯片结温升高。而器件的工作温度每升高10°C，LED的失效率将增加一倍；温度从25°C升高到100°C，YAG荧光粉的激发强度降低了大约16°.若热量不能及时有效输出，会造成LED芯片发光效率下降、使用寿命缩短以及荧光粉转换光的能力衰退而导致色温漂移等问题。

　　因此，如何进一步提高LED灯具的工作稳定性、使用寿命和亮度，LED芯片热量及时释放的重要性不言而喻。从LED传热过程中可以看出，散热器是把灯具工作时产生的热量传递至外界的关键材料，所以散热器的散热能力对于整个LED灯具热量的导出起着至关重要的作用。

　　1不同材质散热器的优缺点分析1.1铝制散热器的优缺点目前国内外常用的铝制散热器材料型号主要分为1XXX系和6XXX系的铝合金，可以根据需要，通过调整不同合金元素的成分和比例，获得塑性成形性和加工性能好的铝材，具有如下优点：（1）铝制散热器的导热系数大，热阻小，比如纯铝的导热系数为236W（mk），传热速率快；（2）高强度，耐腐蚀；（3）与其他金属材料相比成本较低，单位价格的散热量较高；（4）成型工艺比较成熟。

　　然而，铝制散热器的成型温度较高，成本提高的同时消耗了更多的能源，不符合节能减排的要求。再者，铝制散热器是导电体，无疑存在漏电的安全隐患。

　　1.2导热塑料的优缺点导热塑料是将高导热填料（纤维状高导热碳粉、鳞片状高导热碳粉等）、陶瓷填料（氮化硼、氧化铝等）、加工助剂添加在工程塑料和通用塑料的基材中，可以分为电绝缘型和非电绝缘型。一般传统塑料的导热率只有0.140.34W/（mK）左右，而导热塑料的热导率在120W/（m K），是传统塑料的50100倍，可以用来制作散热器、外壳、基板等LED部件。在LED散热器方面，导热塑料具有替代传统铝材的优势：（1）导热塑料密度比铝小，仅为铝的一半，所以导热塑料散热器的质量要比铝制的要轻一半左右，大大降低了运输成本；（2）导热塑料具有电绝缘的特性，搭配非隔离驱动系统，降低驱动成本同时提高安全性；（3）导热塑料在加工过程中，可以采用注塑成型，提高设计自由度同时缩短了成型周期；（4）导热塑料的表面辐射率较高，很大程度上提高了散热能力，散热器发射率能达到0.93，而铝制散热器的发射率一般在0.20.3.近年来，导热塑料散热器正渐渐进入人们的视线，但仍然存在诸多不足。首先，热导率较低，降低了热行业资讯bookmark1量在散热器内的传递速率，同时也限制其在大功率LED散热器中的使用；其次，价格相对较高，影响其市场推广。

　　2散热器不同散热方式的计算关于大空间自然对流传热，M.A米海尔。

　　C下空气的物性参数2.1铝制散热器散热量的计算°C，Tm=315.5K，把已知条件代入公式（1）得价=0.39W/（m2°C），再代入公式（2）得qw=17.5W/m2.热辐射散热量：已知Tw=tw+273=338K，T=t0+273=293K，一般铝制散热器的表面发射率在0.20.3之间，取e0=0.25，把已知条件代入公式（3）得，qH=80.5W/m2. 2.2导热塑料散热器散热量的计算得a0=0.39W/（m2C），再代入公式（2）得qW=17.5W/m2.热辐射散热量：已知Tw=w+273=338K，T0=t0+273=293K，取e0=0.93（上海合复新材料科技有限公司生产的HFG60E27W5型号散热器），把已知条件代入公式（3）得qH=300W/m2.从以上计算结果可知：铝制和导热塑料散热器主要以辐射散热方式为主，且导热塑料的辐射散热更为显著；笔者只计算单位面积的散热量，所以增加散热器的散热面积对散热效果有直接的提高；不同材质的散热器在外形相同时，对流散热效果基本相同。总体而言，导热塑料的散热效果较好。

　　3结论A米海尔实验公式与热辐射公式对铝制和导热塑料散热器散热量的计算可知，这两种材质的散热器都以辐射散热方式为主，且导热塑料的散热效果较佳。对于市场上应用较广的铝制散热器与导热塑料散热器，技术改进持续进行，目前，两者已取得相当可观的散热效果。随着研究的深入，将会进一步推动LED产业的发展。