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LED照明燈具5類散熱器對比分析

知識百科

目前LED照明燈具的最大技術難題之一就是散熱問題， 散熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都成了LED照明燈具進一步發展的短板， LED光源早衰的緣由 。
只有盡快導出熱量才能有效降低LED燈具內的腔體溫度， 才能保護電源不在持久的高溫環境下工作， 才能避免LED光源因長期高溫工作而發生早衰 。
正因為LED光源自身沒有紅外線、紫外線， 因此LED光源自身沒有輻射散熱功能， LED照明燈具的散熱途徑只能通過與LED燈珠板密切組合的散熱器來導出熱量 。 散熱器必須具備熱傳導、熱對流、熱輻射的功能 。
【LED照明燈具5類散熱器對比分析】任何散熱器， 除了要能快速地把熱量從發熱源傳導到散熱器的表面， 最主要的還是要靠對流和輻射把熱量散發到空氣中去 。 導熱只解決了傳熱的途徑， 而熱對流是散熱器的主要功能， 散熱性能主要由散熱面積、形狀、自然對流強度的能力決定， 熱輻射只是輔助的作用 。 一般來說， 如果熱量從熱源到散熱器表面的距離小于5mm， 那么只要材料導熱系數大于5時， 其熱量就可導出， 其余散熱就必須由熱對流來主導的了 。
大多數的LED照明光源仍然使用低電壓（VF＝3．2V）、大電流（IF＝200－700mA）的LED燈珠， 由于工作時熱量高， 必須使用導熱系數較高的鋁合金 。 通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、沖壓鋁散熱器 。 壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術， 將液態鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機的入料口， 經壓鑄機壓鑄， 鑄造出事先設計模具限定的形狀散熱器 。
以下是5類散熱器的對比分析 。
壓鑄鋁散熱器

LED照明燈具5類散熱器對比分析

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生產成本可控， 散熱翼無法做薄， 很難使散熱面積最大化 。 LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12 。
擠壓鋁散熱器
LED照明燈具5類散熱器對比分析

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是將液態鋁通過固定的模具擠壓成型， 然后將棒材通過機加工切割成需要的形狀的散熱器， 后期加工成本較高 。 擠壓鋁散熱器如圖3所示 。 散熱翼可以做得很多很薄， 散熱面積得到最大的擴展， 散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量， 散熱效果較好 。 常用材料是AL6061和AL6063 。
沖壓鋁散熱器
LED照明燈具5類散熱器對比分析

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是通過沖床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材沖壓、拉升， 使之成為杯筒型的散熱器， 沖壓成型的散熱器內外周邊平滑， 因無翼而散熱面積有限 。 常用鋁合金材料是5052、6061、6063 。 沖壓件質量很小， 材料利用率高， 是一種低成本方案 。
鋁合金散熱器的導熱是比較理想的， 比較適用于隔離的開關恒流電源 。 對于非隔離開關恒流電源來說， 需要通過燈具的結構設計做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離， 才能通過CE或UL認證 。
塑包鋁散熱器
LED照明燈具5類散熱器對比分析

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是一種導熱塑料外殼鋁芯的散熱器 。 導熱塑料與鋁散熱芯在注塑機上一次成型， 鋁散熱芯做埋件， 需要預先進行機械加工 。 LED燈珠的熱量通過鋁散熱芯快速傳導給導熱塑料， 導熱塑料利用它的多翼形成空氣對流散熱， 利用它的表面輻射部分熱量 。
塑包鋁散熱器一般利用導熱塑料本來的顏色白色和黑色， 黑色塑料的塑包鋁散熱器的輻射散熱效果更好一點 。 導熱塑料一種熱塑性材料， 材料的流動性、密度、韌性、強度都易于注塑成型， 具有很好的耐冷熱沖擊循環特性， 絕緣性能優良 。 導熱塑料輻射系數優于普通的金屬材料 。 導熱塑料密度比壓鑄鋁和陶瓷小40％， 同樣形狀的散熱器， 塑包鋁的重量可減少將近三分之一；與全鋁散熱器相比較加工成本低， 加工周期短， 加工溫度低；成品不易碎；客戶自備注塑機可進行燈具差異化外形設計生產 。 塑包鋁散熱器絕緣性能好， 容易通過安規 。
高導熱塑料散熱器
LED照明燈具5類散熱器對比分析

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高導熱塑料散熱器最近發展很快， 高導熱塑料散熱器一種全塑料的散熱器， 它的導熱系數比普通塑料高幾十倍， 達2－9w／mk， 具有優異的熱傳導、熱輻射能力；可應用于各種功率燈具的新型絕緣散熱材料， 可廣泛應用于1W～200W的各類LED燈具 。
高導熱塑料耐壓等級可達交流6000V， 適合采用非隔離開關恒流電源、HVLED的高壓線性恒流電源 。 使這類LED照明燈具易于通過CE、TUV、UL等嚴格安規檢測 。 HVLED采用高電壓（VF＝35－280VDC）、小電流（IF＝20－60mA）工作狀態， HVLED燈珠板的發熱因此而降低 。 高導熱塑料散熱器采用傳統的注塑、擠塑機均可 。 一次成型， 成品光潔度高 。 大幅提升生效率， 造型設計靈活度高， 可充分發揮設計師的設計理念 。 高導熱塑料散熱器采用PLA（玉米淀粉）聚合而成， 全降解、無殘留、無化學污染， 生產過程無任何重金屬污染， 無污水， 無廢氣， 符合全球環保要求 。
高導熱塑料散熱體內部PLA分子間密布納米級金屬離子， 在高溫下可快速運動， 增加熱輻射能量 。 其活力優于金屬材料散熱體 。 高導熱塑料散熱器耐高溫， 150℃五小時不破裂， 不變形， 配合高壓線性恒流IC驅動方案應用， 無需電解電容和大體積電感， 大幅提升LED整燈壽命， 非隔離電源方案， 效率高、成本低 。 特別適合日光燈管、大功率工礦燈的應用 。
高導熱塑料散熱器可以設計很多精密的散熱翼， 散熱翼可以做得很多很薄， 散熱面積得到最大的擴展， 散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量， 散熱效果較好 。 LED燈珠的熱量通過高導熱塑料直接到散熱翼， 通過空氣對流和表面輻射快速散熱 。
高導熱塑料散熱器密度要比鋁輕 。 鋁的密度是2700kg／m3， 而塑料的密度為1420kg／m3， 差不多為鋁的一半， 所以同樣形狀的散熱器， 塑料散熱器的重量只有鋁的1／2 。 而且加工簡單， 其成型周期可以縮短20－50％， 這也就降低了成本的動力 。